电荷交换是许多天体环境中软X射线发射的重要机制之一。电荷交换导致的软X射线是诊断等离子体演化和天体等离子体建模的重要基础数据，可用于研究太阳风离子或恒星风离子的温度、丰度、离子种类等，对深入认识天体等离子体和聚变等离子体等基础研究具有重要价值。目前，电荷交换软X射线发射建模，通常利用经验和半经典理论计算主量子数n和角量子数l分辨的态选择俘获的截面数据，模型的准确性亟需验证。 

　　近日，中国科学院近代物理研究所的科研人员联合西北师范大学、日本理化研究所、SRON荷兰空间研究所和国家天文台等多家单位的科研人员，在太阳风离子电荷交换研究方面取得进展。 

　　科研人员利用反应显微成像谱仪，系统测量了太阳风速度范围的Ne^(8,9)+离子与He和H₂的态选择电荷交换，获得了电子俘获到炮弹离子主量子数分辨的截面数据。科研人员将实验数据与多通道Landau-Zener方法计算的结果进行比较，发现主要的反应通道与理论预期一致。 

　　同时，结合天体物理常用的电荷交换模型，研究者们获得了不同角量子数分布模型对应的角量子数分辨截面，发展了相关计算程序，获得了Ne⁸⁺与He原子碰撞电荷交换中的软X射线发射谱。科研人员将其与现有的X射线测量谱进行比较，发现不同角动量分布模型存在明显差异，检验了天体物理中角动量分布模型的适用性。 

　　文章发表在国际知名杂志The Astrophysical Journal Supplement Series (Astrophys. J. Suppl. S 235, 13 (2021))上。研究工作得到了科技部重点研发计划、中国科学院战略性科技先导专项（XDB34020000）和国家自然科学基金项目的支持。 

　　论文链接：https://doi.org/10.3847/1538-4365/abd020  

　　图1：高电荷态Ne⁸⁺离子与He和H₂靶碰撞单电子俘获反应的Q值谱

　　  图2：4 keV/u 的Ne⁸⁺-He碰撞反应单电子俘获软X射线发射谱

　　                                      （原子分子结构与动力学室 供稿）