ПЕРЕЗАРЯ́ДКА ИО́НОВ

ПЕРЕЗАРЯ́ДКА ИО́НОВ, эле­мен­тар­ный про­цесс взаи­мо­дей­ст­вия по­ло­жи­тель­но­го ио­на с ней­траль­ным ато­мом (мо­ле­ку­лой) га­за, при ко­то­ром один из элек­тро­нов ней­траль­ной час­ти­цы пе­ре­хо­дит к ио­ну. П. и. про­ис­хо­дит по схе­ме: $A^{+}+B^0→A^0+B^{+}$ (верх­ние ин­дек­сы ука­зы­ва­ют за­ряд час­ти­цы). Ес­ли при П. и. внутр. энер­гия сис­те­мы взаи­мо­дей­ст­вую­щих час­тиц не ме­ня­ет­ся, то пе­ре­за­ряд­ка на­зы­ва­ет­ся ре­зо­нанс­ной. При­мер сим­мет­рич­ной ре­зо­нанс­ной П. и. – об­мен элек­тро­ном ме­ж­ду ато­мар­ным ио­ном и ато­мом то­го же эле­мен­та.

Зависимости эффективного сечения σ перезарядки протонов в атомарном (H) и молекулярном (H2) водороде от скорости столкновения v частиц.

Ве­ро­ят­ность П. и. оп­ре­де­ля­ет­ся эф­фек­тив­ным се­че­ни­ем пе­ре­за­ряд­ки $σ$, ко­то­рое за­ви­сит от ви­да стал­ки­ваю­щих­ся час­тиц, их от­но­сит. ско­ро­сти $v$ и т. н. па­ра­мет­ра Мес­си $ξ=aΔℰ/\hbar v$, где $a$ – рас­стоя­ние по­ряд­ка раз­ме­ра ато­ма, $Δℰ$ – из­ме­не­ние внутр. энер­гии сис­те­мы час­тиц, $\hbar$ – по­сто­ян­ная План­ка. В слу­чае сим­мет­рич­ной ре­зо­нанс­ной П. и. па­ра­метр Мес­си ра­вен 0, т. к. $Δℰ=0$, и се­че­ние пе­ре­за­ряд­ки $σ$ мо­но­тон­но рас­тёт с умень­ше­ни­ем ско­ро­сти столк­но­ве­ния час­тиц и при те­п­ло­вых энер­ги­ях мо­жет зна­чи­тель­но пре­вы­шать га­зо­ки­не­тич. се­че­ние столк­но­ве­ний. Для не­ре­зо­нанс­ной пе­ре­за­ряд­ки в за­ви­си­мо­сти $σ(v)$ име­ет­ся мак­симум при $ξ∼1$; при боль­ших ско­ро­стях столк­но­ве­ния ($ξ≪1$) по­ве­де­ние $σ(v)$ та­кое же, как для сим­мет­рич­ной ре­зо­нанс­ной пе­ре­за­ряд­ки, а при ма­лых ско­ро­стях столк­но­ве­ния ($ξ≫1$) се­че­ние экс­по­нен­ци­аль­но па­да­ет с умень­ше­ни­ем $v$. За­ви­си­мо­сти $σ(v)$ пе­ре­за­ряд­ки про­то­нов на ато­мах (сим­мет­рич­ная ре­зо­нанс­ная П. и.) и мо­ле­ку­лах (не­ре­зо­нанс­ная П. и.) во­до­ро­да при­ве­де­ны на ри­сун­ке.

Воз­мож­на так­же ре­зо­нанс­ная П. и. с об­ра­зо­ва­ни­ем воз­бу­ж­дён­но­го ато­ма, ко­гда элек­трон за­хва­ты­ва­ет­ся на один из сво­бод­ных верх­них энер­ге­тич. уров­ней. В элек­тро­от­ри­ца­тель­ных га­зах мо­жет про­ис­хо­дить П. и., при котоpoй по­ло­жи­тель­ный ион за­хва­ты­ва­ет два элек­тро­на, пре­вра­ща­ясь в от­ри­ца­тель­ный ион. П. и. воз­мож­на вбли­зи по­верх­но­сти ме­тал­ла; при этом ион ней­тра­ли­зу­ет­ся элек­тро­ном ме­тал­ла.

П. и. иг­ра­ет су­ще­ст­вен­ную роль в ба­лан­се час­тиц вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной плаз­мы, оп­ре­де­ля­ет тор­мо­же­ние пуч­ка ато­мов, ин­жек­ти­ро­ван­ных в плаз­му то­го же хи­мич. эле­мен­та, под­виж­ность ио­нов в собств. ато­мар­ном га­зе, свой­ст­ва га­зо­раз­ряд­ной плаз­мы, соз­дан­ной в ато­мар­ном га­зе, и др.