从能量损失实验看全电离等离子体中铀离子的瞬时电荷态
等离子体物理
2017-04-26 v1
摘要
本文从理论上研究了穿越全电离氢等离子体的铀离子的瞬时电荷态，并与 90 年代 Hoffmann \textit{et al.} 在 GSI-Darmstadt 进行的首批等离子体能量损失实验之一进行了比较。为此，采用了两种不同的方法来估计离子的瞬时电荷态：(1) 使用电离和复合截面的速率方程，以及 (2) 等离子体的平衡电荷态公式。此外，还使用这些电离和复合截面获得了平衡电荷态，并与先前的平衡公式进行了比较。等离子体中离子的平衡电荷态并不总是能达到，它主要取决于离子速度和等离子体密度。因此，需要对离子电荷进行非平衡或瞬时描述。离子电荷态无法测量，除非在离开靶之后，且实验数据仍然非常稀缺。因此，通过将理论预测与能量损失实验进行比较来检验我们电荷态模型的有效性，因为能量损失通常对离子电荷态具有二次依赖关系。使用介电形式论计算了等离子体阻止本领，其中包含 Brandt-Kitagawa (BK) 模型以描述离子的电荷分布。在该电荷分布中，考虑了束缚电子的瞬时数量而非平衡数量。通过将我们的理论预测与实验进行比较，表明了包含瞬时电荷态和 BK 电荷分布对于正确估计能量损失的必要性。结果还表明，初始电荷态对估计铀离子的能量损失具有很强的影响。
引用
@article{arxiv.1609.03353,
title = {Instantaneous charge state of Uranium projectiles in fully ionized plasmas from energy loss experiments},
author = {Roberto Morales and Manuel D. Barriga-Carrasco and David Casas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.03353},
year = {2017}
}
备注
27 pages, 8 figures