宇宙中95%以上的可見物質(zhì)都處于等離子體狀態(tài)，在星體、超新星遺跡、星系、行星狀星云、X射線雙星和活動星體核等研究中都涉及到等離子體過程。在天體等離子體內(nèi)部發(fā)生的各類過程中，電子與各類電荷態(tài)離子主要的碰撞反應(yīng)通道包括電子離子復(fù)合、電子碰撞電離和電子碰撞迸發(fā)，其中電子離子幅射復(fù)合RR()和雙電子復(fù)合DR(ation)是最基本和最重要的原子過程。因而，對各類電荷態(tài)離子的幅射復(fù)合RR和雙電子復(fù)合DR反應(yīng)速度系數(shù)的實驗室精密檢測是理解天體等離子體行為的先決條件。據(jù)悉，電子和離子的反應(yīng)速度系數(shù)是了解等離子體演變動力學(xué)和等離子體建模的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不同水溫下的復(fù)合反應(yīng)速度決定著等離子體的性質(zhì)，對深入認(rèn)識天體等離子體和聚變等離子體等基礎(chǔ)研究具有重要價值。
近日，中國科大學(xué)近代化學(xué)所馬新文研究員課題組的科研人員借助成都重離子加速器國家實驗室的重離子冷卻存儲環(huán)CSRm首次舉辦了類鈹+離子的雙電子復(fù)合精密譜學(xué)實驗。實驗中除了檢測到了2s2→2s2p的所有雙電子復(fù)合DR共振躍遷，還觀測到了特別強的2s2→2p2三電子復(fù)合TR（）奇特躍遷的貢獻(xiàn)。據(jù)悉近代物理實驗，實驗還首次得到了專門用于天體等離子體模型的等離子體速度系數(shù)，而且與不同的理論模型進(jìn)行了對比。本次實驗結(jié)果表明三電子復(fù)合TR在電子離子復(fù)合低能段的貢獻(xiàn)甚至超過DR，澄清了不同理論模型的適用范圍，為天體等離子體模型提供了基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，但是為在重離子冷卻存儲環(huán)CSRe上和未來小型重離子加速器裝置HIAF上舉辦高電荷態(tài)離子雙電子復(fù)合精密譜學(xué)實驗舉辦原子化學(xué)和核化學(xué)交叉前沿研究奠定了基礎(chǔ)。
研究成果發(fā)表在國際知名的天體化學(xué)刊物《The》上（.J.Suppl.S235.1(2018):2）。該研究的合作單位包括中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院近代物理實驗，清華學(xué)院，美國吉森學(xué)院，美國斯特拉斯克萊德學(xué)院等，文章鏈接：
研究工作得到了科技部重點研制計劃，國家自然科學(xué)基金項目，中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項B和中科院重點前沿項目和中科院青年創(chuàng)新推動會的支持。
圖1：實驗檢測得到的+離子的DR速度系數(shù)（藍(lán)色點線）和理論估算結(jié)果隨著相對碰撞能量的變化關(guān)系，質(zhì)情系下的能量范圍為0-60eV,覆蓋了2s2電子的所有的?n=0的雙電子復(fù)合（2s2→2s2p,1P1,3P0,1,2）以及部份三電子復(fù)合（2s2→2p2,1S0,1D2,3P0,1,2）共振躍遷，對應(yīng)的躍遷能量在圖中用短線所標(biāo)示。
圖2：實驗得到等離子體速度系數(shù)隨著氣溫的變化關(guān)系（藍(lán)色陰影部份）和不同理論模型估算結(jié)果的對比。實驗結(jié)果與和FAC理論估算結(jié)果符合較好，提供了天體等離子體模型須要的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。