關于深地實驗室核天體物理關鍵反應研究的重要進展

發布時間：2021-10-13 15:54 原文鏈接：關于深地實驗室核天體物理關鍵反應研究的重要進展

　　在國家自然科學基金項目（批準號：11490560、11490562、11825504）等資助下，北京師范大學何建軍教授團隊與國內外合作者利用中國錦屏深地核天體物理實驗裝置（JUNA），對關鍵核天體反應19F(p,αg)16O進行了反應截面的直接測量，將測量范圍推進到世界最低能區。相關研究結果以“在最深的深地實驗室對天體物理19F(p,ag)16O反應的直接測量（Direct Measurement of the Astrophysical 19F(p,ag)16O Reactionin the Deepest Operational Underground Laboratory）”為題，于2021年10月7日在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上以特色物理和編輯推薦的形式在線發布。

　　論文鏈接: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.127.152702。

　　JUNA實驗裝置安裝在中國錦屏地下實驗室，該深地實驗室覆蓋巖層厚達2400多米。JUNA實驗團隊研發了深地束流最強的400 kV加速器，建立了高效率大立體角的 BGO伽馬射線、中子探測器及帶電粒子探測器陣列。恒星平穩演化階段熱核反應的有效伽莫夫窗口遠低于庫侖勢壘，反應截面極小，直接測量十分困難。深地實驗室能夠極大降低宇宙射線干擾，提供本底極低的測量環境，有利于開展稀有反應事件的精確測量和研究。

　　宇宙中氟元素的起源問題是一個重要科學問題，是核天體物理的一個重要研究方向。有理論認為AGB星是氟元素的主要合成場所，目前AGB星模型尚無法解釋天文觀測到的氟超豐現象。19F(p,αg)16O是AGB星中氟元素的主要消耗方式之一，它在伽莫夫能區（Ec.m. = 70~200 keV）的截面極低（大約在pb量級），由于宇宙射線本底的影響，人們一直無法對其進行直接測量。因此，對該反應的直接測量迫切需要在深地實驗室進行。何建軍教授帶領科研團隊經過艱苦攻關，成功研制出目前耐輻照能力最強的19F注入靶，利用錦屏加速器提供的強流質子束，成功將該反應從之前的198 keV一直向下推進至72.4 keV能量點，首次在AGB星感興趣的伽莫夫能區獲得了實驗數據，并與國際同行開展了理論方面合作，降低了0.01 GK溫度附近反應率的不確定度，極大地降低了該反應率在天體網絡計算中引入的誤差。

　　該實驗結果對解釋宇宙中氟超豐問題具有重要意義，開啟了利用JUNA進行核天體物理研究的新階段。