相对论能区高电荷态重离子碰撞谱学和QED效应的研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
U1732269
项目类别：
联合基金项目
资助金额：
260.0万
负责人：
张红强
依托单位：
兰州大学
学科分类：
A3203.兰州重离子加速器
结题年份：
2021
批准年份：
2017
项目状态：
已结题
起止时间：
2018-01-01 至2021-12-31

项目参与者：
崔莹；张琦；张连华；靳博；李鹏飞；魏龙；杨治虎；刘会平；郭义盼；
关键词：
相对论效应量子电动力学效应 X射线电子关联重离子

项目摘要

The successful commission of HIRFL-CSR provide opportunity to test quantum electrodynamics (QED) effect and relativistic effect. This kind of experiments plays a crucial role in the modern physics. In this proposal ,we intend to studytwo aspects by using heavy ions provided by HIRFL-CSR. The first one is to study Breit interaction by the measurements of the angular distribution of the x-rays,two electron one photo transition, as well as correlated transfer ionization process concerning relativistic heavy ions collisions. The other one is to experimentally probe the super-critical field predicted by QED theory and QED effect to the forbidden transitions in heavy ions by measuring quasi-x-rays from.heavy ions colliding with heavy atoms and the lifetime of the metastable states of heavy ions, respectively.

兰州重离子加速器冷却储存环的成功运行给QED理论检测这个现代物理最核心的研究领域带来重要的机遇。利用兰州重离子加速器冷却储存环，我们进行两个方面的研究：一，相对论能区的高电荷态重离子与原子的碰撞中的x射线角分布、双电子单光子跃迁、以及转移电离过程中关联电子的发射角分布和能谱的测量研究少电子体系中的电子之间的 Breit相互作用；二，通过研究重离子与另一个非常重原子的碰撞过程中准x射线的测量，探测接近QED理论预测的临界库仑场的效应以及通过对重离子的亚稳态寿命的测量来研究QED效应对禁戒跃迁的影响。

结项摘要

兰州重离子加速器冷却储存环的成功运行给QED理论检测这个现代物理最核心的研究领域带来重要的机遇。利用兰州重离子加速器冷却储存环，围绕着项目两个方面的研究我们在储存环上进行了两次实验测量工作，测量了75MeV/ u Cs27+ , 200MeV/u Cs55+ 以及66.4 MeV/u Cs54+ 离子与N2, Ar, Kr 以及 Xe气体靶碰撞时的x射线。我们目前研究了入射离子在碰撞过程中的由于与靶原子相互作用中的俘获、电离以及激发等物理过程产生的激发态，激发态退激放出x射线。通过不同能量的x 射线的强度和角分布的分析，可以研究入射离子形成激发态的机制，例如辐射电子俘获以及非辐射电子俘获过程，是否存在共振激发过程等。完成了类氢66.4MeV/u Cs54+与从轻到重气体靶原子碰撞过程中，依赖于靶原子序数的激发态的产生以及对应的跃迁过程的测量。75MeV/ u Cs27+ 与不同气体靶碰撞主要研究入射离子有束缚电子情况下对靶和入射离子电离以及激发过程的影响。 200MeV/u Cs55+ 与不同靶碰撞研究了非辐射电子俘获过程(NRC)与靶原子序数之间的关系。针对项目我们设计制作完成了相对论能区高电荷态离子与简单原子碰撞过程中的转移电离的高能电子测量的小型磁谱仪，其中完成了与电子相关的测试实验，测量并研究了低能电子穿越玻璃直管的输运过程。完成了散射离子探测器以及多路x射线探测器的符合测量系统的开发和测试。与亚稳态寿命有关的离子光谱测量方面我们进行了一些低能离子发射光谱测量工作，测量 460 keV-高电荷态Xe 离子轰击高纯Ni 表面、GaAs表面和镁铝尖晶石（MgOAl2O3）表面引起的可见光光谱测量。项目针对离子束传输和探测系统的研究，研发了基于geant4的模拟程序模拟离子在固体微结构中的输运过程。