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只能在宇宙实验室做到的物理新发现

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不是所有实验物理学家都在地球做实验,有时候得把场景换到太空,尤其极端状态下才能发现的未知机制。美国奥本大学 Ahmad Nemer 与合作者利用太空星云发现一种新的「复合」(Recombination)过程──Rydberg Enhanced Recombination,或称 RER,只有在温度及密度极低的环境下才能显现效应。

宇宙充满了游离电子及原子,特别是星云,瀰漫在太空中,密度比地球能製造的真空都要低,附近天体的高能辐射吹拂并激发它们使电子游离形成电浆,但电子很快又会与离子「复合」落回稳定的能阶,放出微弱的萤光。一直以来,光电离及复合过程研究帮助我们了解宇宙的元素丰度,建立恆星演化、星系组成及宇宙学的模型。

2010 年,Robicheaux 团队预测一个新的复合过程,儘管未曾发现,但可能在能量极低的电浆占有一席之地,就「Rydberg Enhanced Recombination」,鉴于 RER 需在极为严苛的状态下才会发生,科学家完全无法在地球验证正确性。于是 Ahmad Nemer 将目标放在太空,观察 8 个行星状星云和一个密接双星(symbiotic binaries),在星云光谱发现符合 RER 预期的特徵。RER 过程对星云的元素丰度计算会产生显着变化,未来对星云的观测分析,RER 或是不可忽略的过程。

▲ 光谱强度,横轴为波长,纵轴为辐射通量。A 为行星状星云,B 为密接双星。C II 及 C III 为 RER 过程产生。

  • Confirming New Physics in Space
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