Mutual Neutralization reactions in DESIREE


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/01/2012
End date: 31/12/2014
Funding: 2400000 SEK


Description

Experiment med kalla lagrade joner i DESIREE. Vid Stockholms universitet håller vi på att färdigställa en ny forskningsanläggning, DESIREE (Double ElectroStatic Ion-Ring ExpEriment). Denna består av två elektrostatiska lagringsringar som har en gemensam sträcka där positiva och negativa joner lagrade i var sin ring kan reagera med varandra på ett kontrollerat sätt. De två ringarna består av ett antal elektrostatiska jonoptiska element som används för att styra och fokusera jon-strålarna runt ringarna. Elementen som utgör de två ringarna är installerade i en gemensam vakuumkammare som i sin tur är termisk isolerat inuti en yttre vakuumkammare som är 4,7 meter lång, 2,5 meter bred och 70 cm hög. Den inre vakuumkammaren kommer att kunna kylas ned till 10 K, och detta kommer dessutom att leda till ett väldigt bra vakuum, som tillåter de lagrade jonerna att cirkulera ostörda i flera minuter, vilket är väldigt lång tid på en atomär tidsskala. Målet med detta projekt är att använda DESIREE för att studera processen ömsesidig neutralisation där en elektron förs över från en negativt laddat till en positivt laddat jon så att resultatet blir två neutrala atomer eller molekyler. Vi vill dels studera denna process för de enklast möjliga systemen, t.ex. överföring av en elektron från en negativ vätejon till en proton så att två väteatomer bildas. Syftet med att studera så enkla system är att det då går att förstå själva processen i detalj, vilket snabbt blir svårare för lite större atomer och molekyler. Vi vill dock även undersöka processen för större och mer komplexa system. Då är anledningen oftast att vi vill tillämpa våra uppnådda experimentella resultat för att förstå de omgivningar där de studerade processerna förekommer naturligt. I vanliga fall innehåller kalla gaser inga laddade partiklar eftersom det krävs en betydlig mängd energi för att jonisera en neutral atom eller molekyl. Befinner sig dock gasen i fråga på ett ställe (till exempel i de yttra delarna av jordens atmosfär, eller i rymden) där energi i form av ljus eller snabba partiklar kan ge upphov till jonisation kan jonerna som skapats på sådana sätt reagera med övrig neutral och annars inaktiv gas. Eftersom jonerna i regel är väldigt mycket mer reaktionsbenägna än sina neutrala motsvarigheter räcker det med en liten andel joniserade partikler för att radikalt förändra den kemiska balansen i gasen. Ett exempel på en sådan situation är de gigantiska ansamlingar av materia (interstellära moln) som kan observeras mellan stjärnorna. Dessa är kalla men utsätts hela tiden för ett bombardemang av ultraviolett ljus från kringliggande stjärnor och högenergetiska partiklar från den kosmiska strålningen. Dessa moln utgör den materia som framtida solsystem kommer att bildas ur och därför är deras kemi viktig även när det gäller att förstå mycket av Jordens ursprungliga kemiska sammansättning. Eftersom den beskrivna förekomsten av joner har ett avgörande inflytande på kemin är det av stor betydelse att förstå de processer som bestämmer joniseringsgraden av gasen, det vill säga den andel av molekylerna i gasen som är joniserad. Efter att man de senare åren har konstaterat att det finns betydande mängder av negativa joner i vissa av dessa moln har det blivit klart att ömsesidig neutralisation kan vara en mycket viktig process i dessa miljöer genom att den reducerar gasens joniseringsgrad och alltså därmed är med om att styra hur fort den kemiska utvecklingen fortskrider i denna gas ur vilken framtida stjärnor och planeter kan komma att bildas.

Last updated on 2017-31-03 at 12:58