高電荷態(tài)重離子攜帶著自然界最強的庫侖場。電子在強庫侖場中的運動有較強的相對論效應和量子電動力學(QED)效應,其退激過程的X射線譜是探究微觀世界的重要窗口之一。
中國科學院近代物理研究所原子分子譜學室科研人員利用從頭計算QED理論方法,基于近期可達到的實驗條件,開展了一系列理論預研工作。近代物理所建成的蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)(HIRFL-CSR)、低能量強流高電荷態(tài)重離子研究裝置(LEAF)和正在建設中的強流重離子加速器裝置(HIAF),可以提供從0.3 MeV/u至約1 GeV/u的強流高電荷態(tài)重離子束,為開展強場QED研究提供了條件。
研究基于HIRFL-CSR裝置,探究了電子與類氫重離子碰撞中雙電子復合-雙電子單光子躍遷(DR-TEOP)過程和輻射復合(RR)過程的干涉現(xiàn)象;針對HIAF裝置,剖析了2s激發(fā)態(tài)類氫重離子雙光子衰變中左旋與右旋極化的光子的不對稱性;基于LEAF裝置,闡釋了類氦雙激發(fā)態(tài)離子的TEOP過程,系統(tǒng)計算了核電荷數(shù)從5到92離子(2l, 2l’)各量子態(tài)TEOP躍遷、單電子單光子躍遷和俄歇過程的速率。
上述進展為在大科學裝置上開展高電荷態(tài)重離子中的奇異電磁躍遷實驗研究奠定了基礎。預研結(jié)果分別以快報(Rapid Communications)、通訊(Letter)和常規(guī)論文(Article)的形式發(fā)表在Physical Review A上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等的支持。