錦屏深地實驗研究解決恒星中子源反應率分歧難題

　　近日，中國、美國、日本和匈牙利等國家的科學家合作開展了恒星中子源反應13C(α,n)16O天體能區截面的直接測量工作，得到了該反應目前最精確的反應率數據。該研究澄清了此前國際實驗數據間數倍的分歧，對于理解宇宙超鐵元素的起源及豐度問題具有重要意義，相關成果于9月23日發表在《物理評論快報》上。

　　宇宙中比鐵更重的元素被稱為超鐵元素，其起源問題是21世紀物理未解之謎。中子是將鐵元素變成超鐵元素的重要原料。星體內部中子源反應截面的大小決定了一個星體生產超鐵元素的能力。

　　1954年，國外學者從理論上提出了星體中子源反應13C(α,n)16O。作為星體內部的重要中子源，太陽系內約有一半超鐵元素所需的中子來自該反應。然而，因該反應在天體物理能區（0.15-0.54MeV）的截面極小，對該反應截面的直接測量是核天體物理領域的一大難題，被列為該領域的重要研究目標之一。

　　錦屏深地核天體物理實驗（JUNA）研究團隊歷經7年努力，研制了深地實驗室中最高流強的α粒子加速器、高功率13C同位素厚靶及高靈敏度的中子探測器陣列。結合錦屏深地實驗室優良的低本底環境，團隊在天體物理能區（0.24-0.59 MeV）內精確測量了13C(α,n)16O反應截面，并利用四川大學3MV串列加速器將測量能區擴展至高能區（1.9 MeV），首次實現了13C(α,n)16O反應截面從天體物理能區到高能區精確的自洽測量。

　　核天體物理學家、北京航空航天大學的Kajino(梶野敏貴)教授認為：“該研究提供了目前13C(α,n)16O反應截面最精確的數據，為發展i-過程和s-過程核合成的天體物理模型及構建超鐵元素演化的新圖景提供了堅實基礎。”

　　本工作由中國科學院近代物理研究所、中國原子能科學研究院、四川大學、蘭州大學、中山大學、山東大學、北京師范大學、美國圣母大學、日本理化學研究所、匈牙利孔科利天文臺等國內外多家單位的科研人員合作完成。近代物理所副研究員高丙水為文章第一作者，近代物理所研究員唐曉東、中國原子能科學研究院研究員柳衛平為共同通訊作者。

　　該研究得到了國家自然科學基金重大項目、中科院戰略性先導科技專項（B類）、中科院科學儀器項目、科技部重點研發計劃和中核集團自主研發項目等國內項目及美歐等國的項目支持。