باز ترکیب دو الکترونی

توزیع حالت‌های باری یون‌ها در پلاسمای داغ، مانند آن‌چه در خرمن ستاره‌ای یا در رآکتور گداخت یافت می‌شود، بستگی دارد به آهنگ یونش و باز ترکیب که با یک دیگر در رقابتند. موقعی که یک الکترون نامقید با یک یون بازترکیب می‌شود، انرژی اضافی باید به طریقی برداشته شود. دو فرآیند شناخته شده‌اند که در بازترکیب مهم‌اند: بازترکیب تابشی، که در آن یک فوتون آزاد می‌شود که انرژی آن دقیقاً با اتلاف انرژی برابر است؛ و بازترکیب دو الکترونی، (ب د)، که در آن یک الکترون نامقید با انرژی دقیقاً حساب شده‌ای الکترون مقیدی را برانگیخته می‌کند و خود به حالت مقید درمی‌آید. فرآیند اخیر منجر به یونی با برانگیختگی دوگانه می‌شود، این یون سرانجام به توسط خود یونیدن یا گسیل یک فوتون پایدار می‌شود.
آهنگ بازترکیب دو الکترونی ممکن است چندین مرتبۀ بزرگی از آهنگ بازترکیب تابشی بزرگ‌تر باشد، به خصوص برای یون‌های دارای بار چندگانه (دوباؤ و ولونت). اتلاف تابشی از پلاسما در اثر «ب د» ممکن است کاملاً بالا باشد، ولی آن‌چه اهمیت بیش‌تری دارد این واقعیت است که «ب د» بر روی توزیع حالت بار تعادل یون‌ها شدیداً تأثیر می‌گذارد. بنا بر این، برای ساختن مدل صحیح پلاسمای دما بالا، مقطع مؤثرهای بازترکیب دو الکترونی باید دقیقاً شناخته شده باشند. تابش ناشی از «ب د» در آزمایش‌های پلاسمایی قابل مشاهده است و طیف‌های به دست آمده برای ارائۀ آهنگ‌های «ب د» به کار رفته‌اند (بیتر و دیگر). با وجود این، چون زدن الکترون‌هایی با انرژی دربایست پایین به یون‌هایی با سرعت کنترل شده مشکل است، تا چند سال قبل هیچ گزارشی از اندازه‌گیری مقطع مؤثرهای «ب د» وجود نداشته است.
اما اکنون، در حالی که انتظار نمی‌رفت، سه گروه تجربه‌گر گزارشی از مؤفقیت خود را در اندازه‌گیری «ب د» به توسط برخورد دادن یک باریکۀ الکترونی با یک باریکۀ یونی منتشر کردند. گروه آزمایشگاه ملّی اوک‌ریج «دیتنر و دیگر) و گروه دانشگاه آنتاریوی غربی (میچل و دیگر) از روش باریکۀ ادغام شده الکترونی ‌ـ یونی استفاده کرده‌اند. با ادغام دو باریکۀ هم‌خط، می‌توان انرژی‌های نسبی خیلی پایین به دست آورد. گروه آنتاریو با ادغام باریکۀ ایC^+ با 450KeV انرژی در باریکه‌ای الکترونی به منظور حصول انرژی‌های برخورد 8 تا 10eV، «ب د» را در C^+ تحقیق کرده است. در صورتی که گروه اوک‌ریج، با استفاده از ادغام باریکه‌هایی از B^(++) و C^(+++) با انرژی 15 تا 25MeV در یک باریکۀ الکترونی، توانسته است «ب د» را در یون‌های با بار چندگانه در انرژی‌های برخورد 2 تا 20eV تحقیق کند. گروهی در انستیتوی مشترک اخترفیزیک آزمایشگاهی، با استفاده از روش باریکۀ الکترون ـ یون ضرب‌دری، مقطع مؤثر «ب د» را برای یون‌های 〖Mg〗^+ اندازه‌گیری کرده است. تطابق‌های بین اتم‌های Mg بازترکیب شدۀ خنثی و فوتون‌ها به صورت تابعی از انرژی الکترون اندازه‌گیری شده است.
محاسبات تفصیلی در مورد سیستم‌های B^(++) و C^(+++) (بلیک و دیگر) با نتایج اوک‌ریج مطابقت معمولی داشته‌اند؛ اما مقطع مؤثرهایی که سایر آزمایش‌ها نشان داده‌اند به طور قابل ملاحظه‌ای از مقدار پیش‌بینی شده بیش‌ترند. مقطع مؤثر به دست آمده در آزمایش مربوط به 〖Mg〗^+ تقریباً 6 برابر مقدار نظری آن بود (بلیک و دیگر). این امر ممکن است به علت تأثیر میدان‌های الکتریکی باشد بر حالت‌های تکانۀ زاویه‌ای آمیخته در یون‌های بازترکیب شدۀ دوبار برانگیخته؛ تأثیری که تا قبل از این مورد ظن نبوده است (لاگاتوتا و هاهن).