Direkte og nøjagtige målinger af elektrondensiteter i plasmaer

Isaac Newtons opdagelse i midten af ​​1600-tallet, at hvidt lys består af et spektrum af regnbuefarver, og så i begyndelsen af ​​1800-tallet lagde Joseph von Fraunhofers observation af linjer i solspektret grundlaget for nutidens spektroskopi - astronomernes arbejdshest, der analyserer de kemiske sammensætninger af plasmaer, der danner grundlaget for stjerner og galakser.

For nylig, astronomer er særligt interesserede i nøjagtige målinger af elektrontætheden i termiske plasmaer for at bestemme universets udvikling. Elektrondensiteten bestemmes ved at måle de relative intensiteter af to karakteristiske spektrallinjer, der svinger med elektrondensiteten. Imidlertid, i praksis er det udfordrende at opnå nøjagtige tæthedsafhængige forholdsmålinger med jordbaserede instrumenter, hvilket er afgørende for at verificere rumbaserede observationer.

Her, Erina Shimizu og Safdar Ali ved University of Electro-Communications, Tokyo, og kolleger, rapport om eksperimentelle målinger af elektrondensitetsafhængige linjeforhold af højt ladet Fe X, XI og XII — ioner, for hvilke der er uoverensstemmelser mellem astrofysiske observationer og teoretiske simuleringer.

Målingerne blev foretaget ved anvendelse af et fladt felt græsningsincidensspektrometer i det ekstreme ultraviolette (EUV) spektrale bølgelængdeområde 16 til 20 nm. Forskerne udtaler:"I stedet for at estimere elektrontæthed ud fra den teoretiske elektronstrålebredde som tidligere rapporteret. Vi opnåede det eksperimentelt ved direkte at afbilde elektronstråler og observere rumlig fordeling af de fangede ioner."

Især forskningen gav god overensstemmelse mellem de eksperimentelle og teoretiske beregninger - fund tilskrevet de bestemmende elektrondensiteter eksperimentelt med en kombination af et pin-hole-kamera og synligt spektrometer.