English Title: On the strength of multi-electronic resonances in photorecombination and photoionization

Preview

PDF, German Download (19MB) | Terms of use

Abstract

Die Beiträge trielektronischer Prozesse zur resonanten Rekombination hochgeladener Ionen sowie der zur Rekombination zeitumgekehrte Prozess der resonanten Photoionisation wurden mit hoher Auflösung experimentell untersucht. Bei den bisher wenig beachteten Anregungskanälen der resonanten Elektron-Ion-Rekombination einer höheren Ordnung als der dielektronischen Rekombination (DR) wurden überraschend hohe Resonanzstärken gefunden, die den Zustand astrophysikalischer und erdgebundener Plasmen deutlich beeinflussen können. Die systematische Untersuchung dieser zwischen zwei Hauptschalen wirkenden Trielektronischen Rekombination (TR) an L-Schalen Ionen von Argon und Eisen – zwei astrophysikalisch bedeutende Elemente – ermöglichte die Aufstellung entsprechender Skalierungsregeln in Abhängigkeit von Z. Diesen folgend nimmt die Bedeutung der TR für niedrige Z stark zu, so dass die TR den zugehörigen dielektronischen Prozess erster Ordnung (DR) an Stärke übertreffen kann. Das physikalische Bild dieser Vorgänge wurde weiter vervollständigt durch Untersuchungen des zeitumgekehrten Prozesses, nämlich der Photoionisation von Natriumartigem Eisen. Die erstmals gleichzeitig detektierte radiative Relaxation photoangeregter Zustände durch weiche Röntgenstrahlung führte zu einer Bestimmung absoluter Resonanzenergien einer wichtigen Gruppe von in der astrophysikalischen Spektroskopie bisher unaufgelösten Übergängen. Der Vergleich mit eigenen Configuration Interaction-Rechnungen ermöglichte eine detaillierte Analyse der Einflüsse von Elektronen-Korrelation und Konfigurationsmischungen auf beide dynamischen Prozesse und zeigte unerwartet hohe Einflüsse der Breit-Wechselwirkung bereits bei Ionen mittlerer Kernladung.

Translation of abstract (English)

Contributions of trielectronic processes to resonant recombination of highly charged ions as well as the time reversed process of recombination, the resonant photoionization, were experimentally investigated with high resolution. For this hitherto mostly ignored excitation channels of a higher order with respect to dielectronic recombination (DR), unexpected high resonance strength values were found that can considerably influence the state of astrophysical or earthbound plasmas. Systematic studies of trielectronic recombination (TR) interacting between two principal shells in argon and iron – two elements of astrophysical relevance – allowed for the development of scaling laws in dependence of Z. Following them, the importance of TR for low-Z substantial increases, so TR strength can dominate over the respective first-order process (DR). The physical model of these processes was completed by investigations of the time reversed process, namely the photoionization of sodium-like iron. The fist simultaneous detection of the radiative relaxation of these photoexcited states by soft X rays lead to the determination of absolute resonance energies of an important group of transitions that had not been resolved in astrophysical spectroscopy. The comparison with our own configuration interaction-calculations enabled for a detailed analysis of influences by electron correlation and configuration mixing to both dynamical processes and demonstrated the unexpectedly strong influence of the Breit-interaction in ions of medium nuclear charge.