太阳对流区问题是指,使用最新测定的重元素丰度得到的对流区底部位置的理论值为0.726个太阳半径,与日震学推定值(0.713±0.001个太阳半径)存在明显的差异,以及由此引发的一系列的矛盾和问题,即"CZ问题"。这不仅是天体物理中的研究热点,也是原子物理学、等离子体学领域的讨论焦点。研究与这个问题相关的原子过程,对更好的理解恒星物理是非常重要的。据此我们提出,以解决天体物理学中的"CZ问题"为研究目的,开展天体物理意义下的重要元素的原子物理过程的研究,包括原子数据计算,等离子体条件对这些原子过程和谱线的影响,原子动力学建模,并在关键数据点进行实验测量,对理论计算进行必要的验证,进而探讨原子过程研究的进展对解决"CZ问题"等相关问题的贡献。
本项目以解决天体物理学中的“CZ问题”为研究目的,开展天体物理意义下的原子物理过程的研究,包括对太阳对流区问题中的重要元素进行了大量的原子数据计算,并通过建模对原子过程开展了细致的研究,结合最新的实验数据,分析了这些过程对谱线及不透明度的影响。对铁元素、硅等元素,计算了铁元素的能级、谱线能量、辐射跃迁几率、电子碰撞电离截面和激发截面等原子数据,利用相对论的细致谱线模型(DLA)对等离子体内部的微观过程进行了研究,得到了不透明度并计算了吸收谱,取得了与实验数据一致的结果。考虑了组态相互作用和相对论效应,对类碳的硅离子的K壳层跃迁进行了计算,包括能级、波长、爱因斯坦系数和振子强度,我们的能级精确到3.5eV,波长误差范围在15毫埃以内,绝大多数的跃迁系数误差在20%以内。与实验测量的比较,波长差异小于8毫埃。构造碰撞-辐射模型,拟合Z箍缩装置的实验结果,获得铁元素的电离态分布与平均电离态都与实验数值相一致,研究了外场对等离子体状态的影响等。“CZ问题”仍是国际未解难题,通过本项目的工作,我们为这个问题的解决做出了有益的探索,并受到国际学界的关注,新一代实验设备和探测设备相继投入使用,将为该问题的解决提供更有说服力的直接证据。