Charge Exchange and Chemical Reactions with Trapped Th$^{3+}$
我们已经测量了捕获,缓冲气体冷却的Th $^{3+}$和各种气体的反应速率,并使用捕获离子质谱技术分析了反应产物。离子阱的寿命通常受到与背景分子反应的限制,并且多电荷离子(例如Th $^{3+}$)的高电子亲和力使它们更容易损失。我们的研究结果表明,反应的Th $^{3+}$与二氧化碳,甲烷和氧气都发生在经典朗之万速率附近,而反应速率与氩气,氢气和氮气的数量级低。Th $^{3+}$与氧气和甲烷的反应主要通过电荷交换进行,而Th $^{3+}$与二氧化碳之间同时发生电荷交换和化学反应。氦中Th $^{3+}$的损失率与气体中杂质的反应一致。Th $^{3+}$与氮和氩的反应速率取决于Th $^{3+}$的内部电子构型。
2011-01-03 physics.atom-ph
High resolution probe of coherence in low-energy charge exchange collisions with oriented targets
利用磁光阱(MOT)中的激光器将Rb原子引入到取向态。再加上反冲离子动量谱(RIMS),这产生了一个独特的MOTRIMS设置,能够探测散射动力学,包括其相干性特征,具有前所未有的分辨率。该技术被应用于低能电荷交换过程Na $^+$ +Rb($5p_{\pm 1}$)$\rightarrow$ Na($3p,4s$)+Rb $^+$。测量结果揭示了碰撞相互作用的详细特征,这些特征被用来改进理论描述。所有这些都能够衡量直观图片预测最可能的捕获过渡的可靠性。
2013-06-18 physics.atom-ph
Semi-classical Over Barrier Model for low-velocity ion-atom charge exchange processes
本文发展了一个计算离子与单活性电子原子在低碰撞能量下电荷交换的过势垒模型。该模型的主要特点是在一个简化的量子力学公式中处理电子的势垒穿越过程,该公式考虑到:(a)电子反射的概率,即使是过势垒散射,以及(b)接收原子的量子能级的离散性,这强烈抑制了远离共振条件的捕获。结果表明,包括这些影响产生了相当好的预测实验数据。我们还讨论了电子重新捕获的目标的概率。
2001-10-16 physics.atom-ph
Ultracold charged atom-dimer collisions: state-selective charge exchange and three-body recombination
本研究通过精确计算Rb$_3^+$势能面,发现Jahn-Teller耦合普遍存在,并预测了超冷带电原子-二聚体碰撞中电荷交换的态选择性,同时阐明其驱动三体重组,为实验提供统一解释。
2024-07-20 physics.atom-ph
Charge-exchange, ionization and excitation in low-energy Li$^{+}-$ Ar, K$^{+}-$ Ar, and Na$^{+}-$He collisions
绝对截面测量的电荷交换,电离和激发在相同的实验装置内的Li $^{+}-$ Ar,K $^{+}-$ Ar,Na $^{+}-$ He碰撞的离子能量范围$0.5-10$千电子伏。我们的测量结果以及现有的实验数据和示意性的相关图被用来分析和确定这些过程的机制。实验结果表明,电荷交换过程以高几率实现,电子主要被捕获在基态。电荷交换、电离和激发过程的截面比分别大致达到值$10:2:1$。估算了各种部分非弹性通道对总电离截面的贡献,并定义了该过程的主要机制。能量损失谱,此外,被施加到估计不同的非弹性通道的相对贡献,并确定的电离和Ar共振线的K $^{+}-$ Ar碰撞系统的一些激发过程的机制。氦的激发函数,以及钠的双重线的Na $^{+}-$ He碰撞系统,揭示了一些意想不到的功能和机制来解释这一观察建议。
2016-07-01 physics.atom-ph
Cold neutral atoms via charge exchange from excited state positronium: a proposal
我们提出了一种通过囚禁离子与里德伯正电子偶素的电荷交换反应产生冷中性原子的方法。高的电荷交换反应截面导致离子的有效中和,并且由于正电子素-离子质量比小,中性粒子在该过程中不会获得可观的动能。当原始离子冷却时,反应产生中性粒子,可以用电磁场捕获或进一步操纵。由于可以针对广泛的物种,我们设想,我们的方案可以使实验在低温下,迄今为止一直棘手的,由于缺乏冷却方法。我们提出了一个估计可实现的温度,中性数和密度的实验中,中性形成在毫开尔文温度从直接或同情冷却离子限制在离子芯片上。然后,中性粒子可以被它们的磁矩限制在也形成在芯片上的共同定位的磁性最小阱中。我们讨论了一般的实验要求。
2017-01-18 physics.atom-ph
A semi-classical over-barrier model for charge exchange between highly charged ions and one-optical electron atoms
最近测量了慢高电荷态离子与碱金属靶之间电子俘获的绝对总截面。发现这些截面与弹丸电荷遵循标度律,这与先前基于经典过势垒模型(OBM)提出并以稀有气体和分子为靶验证的标度律不同。在本文中,我们开发了一个“半经典”(即包括一些量子功能)OBM试图恢复实验结果。然后将该方法应用于离子-氢碰撞,并与复杂的量子力学计算结果进行比较。在前一种情况下,一致性很好,而在后一种情况下,没有找到如此令人满意的结果。
2000-02-04 physics.atom-ph
Characterization of charge-exchange collisions between ultracold $\rm{^6Li}$ atoms and $\rm{^{40}Ca^+}$ ions
本文研究了$^6$ Li原子和$^{40}$ Ca $^+$离子混合体系在碰撞能量为0.2 ~ 1 K范围内的电荷交换碰撞截面的能量依赖性和内态依赖性。有意激发的离子微动用于控制原子和离子的碰撞能量。电荷交换碰撞截面的能量依赖性在当前实验的温度范围内服从Langevin模型,并且测量的截面的大小与$^{40}$ Ca $^+$离子的内部状态相关。揭示电荷交换碰撞截面与相互作用势之间的关系是实现超低温化学反应全量子控制的重要一步。
2017-04-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Quantum-defect theory of resonant charge exchange
我们应用$-1/R^4$势的量子亏损理论研究了共振电荷交换过程。我们表明,通过利用的分波不敏感的性质的配方,共振电荷交换的类型的$^1$ S+ $^2$ S可以准确地描述在很宽的能量范围内使用只有三个参数,如\textit{gerade}和\textit{ungerade} $s$波散射长度,和原子的极化率,即使在能量,许多分波有助于截面。这些参数可以通过实验确定,而不必依赖于精确的势能面,对于离子-原子系统,几乎没有这样的势能面。该理论进一步将超冷相互作用与更高温度下的相互作用联系起来。
2012-05-30 physics.atom-ph physics.chem-ph
Charge exchange in the ultraviolet: implication for interacting clouds in the core of NGC 1275
电荷交换发射是已知的,在许多天体物理环境中,热物质和冷物质之间的界面提供了关键的诊断。最近的电荷交换研究大多集中在其在X射线波段的发射,但很少在紫外部分,虽然后者也可以提供一个强大的探针的电荷交换过程。原子计算,以及应用到观测数据,探索和描述的潜在用途的紫外数据的宇宙电荷交换的研究。利用最新的电荷交换模型,我们重新分析了NGC 1275中心区域的哈勃STIS数据。NGC 1275的光谱显示了三条可能的弱谱线的线索,分别位于1223.6 ~ 1223.6、1242.4~ 1244.0~ 1244.0,每条谱线的重要性约为$2-3σ$。这些假定的特征最好用高度电离的氢、氖和硫与中性物质之间的电荷交换来解释。电荷交换线的波长被发现鲁棒的不确定性$\leq 0.3$ ~ λ。可能的电荷交换发射显示相对于NGC 1275核的视线速度偏移约为$-3400$ km s $^{-1}$,这类似于Baum等人(2005)报道的一种Ly $α$吸收体。这表明电荷交换线可能在吸收体的同一位置发射,这可以归因于从核中流出的气体。
2017-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cometary Charge Exchange Diagnostics in UV and X-ray
自从最初发现彗星电荷交换发射以来,各种X射线和紫外线观测站已经观测到20多颗彗星。这个观测样本提供了各种各样的彗星、太阳风环境和观测条件。它清楚地表明,太阳风电荷交换发射提供了丰富的诊断,这是可见的空间,时间和光谱发射功能。我们在这篇文章中回顾了每一种方法的可能性和局限性。
2012-04-02 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.atom-ph
Plasma code for astrophysical charge exchange emission at X-ray wavelengths
电荷交换X射线发射提供了独特的见解冷和热天体物理等离子体之间的相互作用。除了其自身的深奥科学之外,这种发射在技术上对X射线波段的所有观测也至关重要,因为与太阳风的电荷交换通常会产生一个重要的前景分量,污染感兴趣的信号。通过近似求解$n$和$l$原子亚壳层的截面,并进行完整的辐射级联计算,我们建立了一个新的计算X射线带电荷交换辐射的谱程序。与碰撞热辐射相比,电荷交换辐射表现出从大- $n$壳层到地面的增强谱线,以及大的三重态跃迁的禁共振比。我们的新模型成功地再现了彗星C/2000 WM 1(LINEAR)的观测到的高质量光谱,它纯粹是由太阳风离子和彗星中性粒子之间的电荷交换发射的。它表明,一个适当的电荷交换模型将允许我们远程探测离子的性质,包括电荷状态,动力学和成分,在冷和热等离子体之间的界面。
2016-01-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Evidence for Charge Exchange Emission in Supernova Remnant N132D from XRISM/Resolve Observations
本研究利用XRISM的193 ks高分辨率X射线光谱数据,在超新星遗迹N132D中发现了电荷交换发射的证据,通过引入电荷交换模型改善了2.41 keV和2.63 keV处的光谱拟合,支持了该遗迹内持续的激波-云相互作用。
2025-04-04 astro-ph.HE physics.atom-ph
Charge Exchange Dynamics in Cold Collisions of $^{40}$CaH$^+$ and $^{39}$K
Lawrence Berkeley National Lab(劳伦斯伯克利国家实验室);Duke Quantum Center, Duke University(杜克大学量子中心);Department of Physics, Duke University(杜克大学物理系);Faculty of Physics, University of Warsaw(华沙大学物理学院);IonQ Inc(IonQ公司);Department of Electrical and Computer Engineering, Duke University(杜克大学电气与计算机工程系);Department of Chemistry, Duke University(杜克大学化学系)
研究了钙氢分子离子与超冷钾原子在混合离子-原子陷阱中的电荷交换碰撞,发现其速率系数显著低于兰格vin常数,通过首次原理量子化学计算揭示了电荷交换机制,表明需更全面的量子动力学处理以准确描述碰撞动力学。
2026-06-04 physics.atom-ph physics.chem-ph
Light-assisted ion-neutral reactive processes in the cold regime: radiative molecule formation vs. charge exchange
本文对激光冷却的Ca+离子与Rb原子在离子-原子混合阱中的冷反应碰撞进行了实验和理论研究。我们观察到丰富的化学动力学解释的非绝热和辐射电荷交换,以及辐射分子的形成,使用高层次的电子结构计算。我们研究了光辅助过程的作用,并表明在激发反应通道中,占主导地位的化学途径的效率大大提高。我们的结果说明了辐射和非辐射过程的重要性,发生在离子-原子混合陷阱的冷化学。
2011-10-20 physics.atom-ph physics.chem-ph
Measurement of n-resolved State-Selective Charge Exchange in Ne(8,9)+ Collision with He and H2
高电荷态离子与中性原子和分子之间的电荷交换被认为是控制天体和环境中软X射线发射的重要机制之一。然而,在模拟电荷交换软X射线辐射时,n和l分辨态选择俘获截面数据通常是通过经验和半经典理论计算获得的。利用新研制的冷靶反冲离子动量谱(COLTRIMS)装置,在1 ~ 24.75keV/u的碰撞能量范围内,对Ne(8,9)+离子与He和H_2的电荷交换进行了一系列测量。报道了n分辨态选择性俘获截面。通过比较多通道Landau Zener方法(MCLZ)和态选择俘获截面的测量结果,发现MCLZ方法计算的氦靶态选择俘获截面与测量结果符合得很好。此外,利用MCLZ计算的nl分辨截面,并将天体物理文献中常用的l分布应用于实验得到的n分辨截面,计算了4keV/uNe ~(8+)与He之间电荷交换的软X射线辐射,并考虑了激发态Ne ~(7+)离子的辐射级联.合理的协议,发现在比较均匀和可分离的模型的测量,和MCLZ计算给出了更好的协议的结果。
2021-05-10 astro-ph.GA physics.atom-ph
Charge exchange in X-ray astrophysics
电荷交换是一种原子过程,主要发生在中性气体和电离气体之间的界面处。对该过程的研究已在三个层次上进行:截面的理论计算、反应速率和谱线强度的实验室测量以及利用天体的观测约束。长期以来,X射线波段天体物理观测的地位一直落后于其他两个方面,直到1996年彗星X射线的发现才改变了天体物理观测的格局。最近的观测证据表明,从地球的外逸层到宇宙的大尺度结构,在一个令人惊讶的广泛范围内,已经看到或可以预期电荷交换。高分辨率X射线光谱学的快速发展,特别是非色散微量热计,正在为实验室和天体物理学中革命性的新科学可能性铺平道路。本章总结了电荷交换的现有知识及其与天体物理学的相关性,特别是X射线光谱学。
2023-02-27 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.atom-ph
Theoretical study of charge exchange dynamics in He$^+$ + NO collisions
我们研究的电荷转移机制中的氦离子对一氧化氮的碰撞使用的分子描述框架,考虑到朝向目标的弹丸的取向。碰撞过程的各向异性已被详细分析与周围避免交叉的非绝热相互作用。用量子化学从头算方法确定了势能曲线、径向和转动耦合矩阵元。碰撞动力学在[1.- 25.] keV的碰撞能量范围内使用半经典的方法,和总的电子转移截面进行了分析与现有的实验数据。
2014-04-14 physics.atom-ph physics.chem-ph
A novel scenario for the possible X-ray line feature at ~3.5 keV: Charge exchange with bare sulfur ions
激发最近声称一个引人注目的~3.5 keV的发射线从附近的星系和星系团,我们研究了一种新的等离子体模型,将电荷交换组件从理论散射计算。用标准的热模型拟合这类成分,得到3.5 keV左右的正残差,主要由S XVI从主量子数n > 8到地的跃迁产生。这种高n态只能通过电荷交换过程来填充。在这种情况下,星系团中观测到的3.5 keV的线通量可以很自然地用~ 3 keV温度的等离子体与以几百km/s速度运动的冷密云之间在~1 kpc ^3有效体积内的相互作用来解释。在~3.5 keV的S XVI线也提供了一个独特的诊断热宇宙等离子体中的电荷交换现象。
2015-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Discontinuities of the exchange-correlation kernel and charge-transfer excitations in time-dependent density functional theory
我们确定的关键属性,交换相关(XC)内核的含时密度泛函理论必须有为了描述远程电荷转移激发。我们表明,作为粒子数的函数的XC势的不连续性诱导的XC内核的空间和频率依赖的不连续性,发散为$r\to\infty$。在一个组合的供体-受体系统中,相同的不连续性补偿了受体和供体轨道之间消失的重叠,从而对Kohn-Sham本征值差异产生有限的校正。这种机制是说明一阶库仑相互作用。
2012-02-15 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.chem-ph
Charge exchange in galaxy clusters
虽然理论上是可以预期的,但是来自星系团的电荷交换辐射还没有被可靠地探测到。最近报告了越来越多的线索,包括用Hitomi数据对英仙座星系团进行了相当边缘的探测。正如Gu et al.(2015)所建议的那样,对星系团电荷交换线发射的探测不仅会影响对新发现的3.5 keV线的解释,而且还会开辟一个关于星系团中冷热物质相互作用的新研究课题。我们的目标是执行最系统的搜索O VIII电荷交换线簇光谱使用RGS板XMM。我们介绍了一个样本的21个集群观察与RGS。主要的热等离子体发射的建模和减去与两个温度的CIE分量,和残差堆叠的线搜索。拟合中的系统不确定性通过用不同的连续谱和谱线增宽重新拟合光谱来量化。通过剩余堆叠,我们确实发现了在14.82 A处的线状特征的暗示,这是氧电荷交换所期望的特征波长。该特征的边缘显著性为2.8 sigma,平均等效宽度为2.5E-4 keV。我们进一步证明,推定的功能可以很难受到连续模拟和仪器效应的系统误差,或相邻的热谱线的原子不确定性。假设一个现实的温度和丰度模式,可能的氧线所暗示的物理模型与先前提出的解释3.5千电子伏线的理论模型一致。如果电荷交换源确实存在,我们预计在以前的X射线测量中,氧丰度可能被高估了8-22%,这些测量假设了纯热谱线。
2017-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Laboratory measurements compellingly support charge-exchange mechanism for the 'dark matter' $\sim$3.5 keV X-ray line
在$\sim$ 3.5千电子伏的一个不明X射线线特征的观测报告已经推动了关于其可能的暗物质起源的热烈讨论。受此启发,我们已经测量了高度电离的裸硫离子的\emph{K} -壳层X射线谱,其在电子束离子阱中与气体分子进行电荷交换后作为该X射线线的来源或贡献者。我们产生$\mathrm{S}^{16+}$和$\mathrm{S}^{15+}$离子,并在记录X射线光谱时关闭电子束,让它们在与这些分子碰撞时捕获电子。我们观察到的电荷交换诱导的X射线功能在莱曼系列极限(3.47 $\pm$ 0.06 keV)。推断的X射线能量与报告的天体物理观测结果完全一致,并支持Gu和Kaastra提出的新方案(A \& A \textbf{584},{L11}(2015))。
2016-08-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE