電荷交換是天體環境中軟X射線發射的重要機制之一。電荷交換導致的軟X射線是診斷等離子體演化和天體等離子體建模的重要基礎資料，可用於研究太陽風離子或恆星風離子的溫度、丰度、離子種類等，對天體等離子體和聚變等離子體等基礎研究具有重要價值。目前，電荷交換軟X射線發射建模，通常利用經驗和半經典理論計算主量子數n和角量子數l分辨的態選擇俘獲的截面資料，模型的準確性亟需驗證。

中國科學院近代物理研究所科研人員聯合西北師範大學、日本理化研究所、SRON荷蘭空間研究所和中科院國家天文臺等，在太陽風離子電荷交換研究方面取得進展。科研人員利用反應顯微成像譜儀，系統測量了太陽風速度範圍的Ne（8，9）+離子與He和H2的態選擇電荷交換，獲得了電子俘獲到炮彈離子主量子數分辨的截面資料。科研人員將實驗資料與多通道Landau-Zener方法計算的結果進行比較，發現主要的反應通道與理論預期一致。此外，結合天體物理常用的電荷交換模型，科研人員獲得了不同角量子數分佈模型對應的角量子數分辨截面，發展了相關計算程式，獲得了Ne8+與He原子碰撞電荷交換中的軟X射線發射譜。透過將其與現有的X射線測量譜進行比較，研究發現不同角動量分佈模型存在明顯差異，檢驗了天體物理中角動量分佈模型的適用性。

相關研究成果發表在The Astrophysical Journal Supplement Series上。研究工作得到國家重點研發計劃、中科院戰略性科技先導專項和國家自然科學基金專案的支援。

圖1。高電荷態Ne8+離子與He和H2靶碰撞單電子俘獲反應的Q值譜

圖2。4 keV/u 的Ne8+-He碰撞反應單電子俘獲軟X射線發射譜