Analysen av astrofysiska plasma är avgörande i strävan att lära sig om några av universums mest kraftfulla och mystiska objekt och händelser, såsom stjärnkoronae och vindar, kataklysmiska variabler, röntgenbinärer som innehåller neutronstjärnor och svarta hål, supernovarester eller utflöden i aktiva galaktiska kärnor. Framgången för sådan forskning kommer att leda till framtida astrofysiska röntgenobservatorier som gör det möjligt för forskare att få tillgång till tekniker som för närvarande inte är tillgängliga för röntgenastronomi. Ett nyckelkrav för korrekt tolkning av högupplösta röntgenspektra är korrekt kunskap om övergångsenergier.

En ny artikel publicerad i EPJ D författad av J. Stierhof, från Dr. Karl Remeis-Observatory och Erlangen Center for Astroparticle Physics i Friedrich-Alexander-Universt Erlangen-Nürnberg, Bamberg, Tyskland, och medförfattare använder en nyligen introducerad experimentell uppställning vid BESSY II synkrotronanläggning för att tillhandahålla exakta kalibreringsreferenser i det mjuka röntgensystemet för neon-, koldioxid- och svavelhexafluoridgaser.

"Inom många forskningsområden som involverar röntgenstrålning eller vilken våglängd som helst av ljus, erhålls insikter genom att jämföra mätningar av emissions- eller absorptionslinjevåglängder med kända värden på övergångar i olika element. En förskjutning av den observerade våglängden i förhållande till den kända kan uppstå. på grund av sändarens eller absorbatorns hastighet", säger Stierhof. "Vårt arbete visar en uppsättning för att mäta övergångsenergier för gaser samtidigt med kända övergångar i högladdade joner med bara två kvarvarande elektroner som är exakt kända från teoretiska beräkningar."

Monokromatisk röntgenstrålning från en synkrotronstrållinje passerar genom en elektronstrålejonfälla (EBIT), där de interagerar med den lågdensitetsplasma som produceras och fångas inuti EBIT och kommer sedan in i en gasfotojoniseringscell som innehåller de atomer eller molekyler som undersöks. Fluorescensemission från jonerna i EBIT utgör grunden för den absoluta kalibreringen av monokromatorenergiskalan i experimentet.

I uppsatsen hittade författarna resultat för energiövergången i k-skalet av koldioxid som stämmer väl överens med tidigare fynd. Resultaten i övergångarna som påvisats av svavelhexafluorid visade att tidigare experiment har en förskjutning på omkring 0,5 eV, mer än dubbelt så mycket som den påstådda osäkerheten.

Teamet drar slutsatsen att den statistiska osäkerheten i princip tillåter kalibreringar inom det önskade intervallet 1 till 10 meV, med systematiska bidrag som för närvarande begränsar osäkerheten till cirka 40 till 100 meV.

"Vår föreslagna uppställning ger en absolut kalibrering för röntgenstrålen, men vi fann att den totala osäkerheten domineras av relativa förändringar av strålen," avslutade Stierhof. "Att tillhandahålla en ytterligare inställning för att mäta dessa relativa förändringar kommer att föra oss närmare upplösningsgränsen på 10 meV." + Utforska vidare

Diagnostik för superheta plasma i fusionsreaktorer