Измерили сечения обмена зарядом для ионов C$^{4+}$ с молекулярным водородом

Чтобы понять, как именно появляются рентгеновское и экстремально ультрафиолетовое излучение в таких местах, как солнечный ветер, нужно знать не только общий итог столкновения, но и куда именно после удара “садится” электрон. Поэтому в лаборатории устроили столкновения ионов углерода C$^{4+}$ с молекулярным водородом H$_2$ и измерили не просто суммарный результат, а ещё и то, в какие квантовые состояния попадает захваченный электрон. Проще говоря, они разобрали процесс захвата электрона по деталям, а не ограничились одной общей цифрой.

Для этого использовали пучок быстрых ионов и холодную мишень из газа, а продукты столкновений ловили методом, который позволяет очень точно восстановить импульс вылетевших ионов. Такой подход нужен потому, что старые теории обычно неплохо описывали общий захват электрона, но хуже справлялись с более тонкой структурой — особенно с захватом в высокие состояния, где электрон оказывается дальше от ядра. Именно такие детали и важны для расчётов спектров космического излучения.

В итоге получили абсолютные сечения для одиночного и двойного захвата электрона в диапазоне энергий, который соответствует скоростям солнечного ветра. Для одиночного захвата ещё и увидели, как распределяются события по квантовым состояниям. Самый интересный результат — эксперименты показали вклад захвата в высокие состояния, которого существующие теории не предсказывали. Это значит, что для моделей космической плазмы теперь есть не только новая опора, но и явный сигнал: некоторые расчёты придётся пересмотреть.