據(jù)中國(guó)原子能科學(xué)研究院4月7日官網(wǎng)報(bào)道,原子能院核物理所核天體物理創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和圣母大學(xué)、中科院近物所、北京航空航天大學(xué)、印度技術(shù)大學(xué)、薩哈核物理所和北京師范大學(xué)的同行合作,對(duì)核天體物理研究領(lǐng)域最關(guān)鍵的“圣杯”反應(yīng)——12C(α, γ)16O反應(yīng)開(kāi)展了研究,并取得重要進(jìn)展。該研究結(jié)果被國(guó)際物理學(xué)頂級(jí)期刊 Physical Review Letters (《物理評(píng)論快報(bào)》)接受發(fā)表,文章第一作者為原子能院諶陽(yáng)平博士。
在恒星核合成的諸多核反應(yīng)中,12C(α,γ)16O無(wú)疑是最為關(guān)鍵的一個(gè)。該反應(yīng)的快慢不但直接影響恒星的演化進(jìn)程,它也是生命起源的種子,被譽(yù)為核天體物理研究領(lǐng)域的“圣杯”反應(yīng)。碳和氧是生物體中最重要的兩種元素,它們的豐度比受“圣杯”反應(yīng)的精準(zhǔn)調(diào)控?!笆ケ狈磻?yīng)速率的快慢,將影響自然界中碳、氧元素的比例,碳元素一旦嚴(yán)重不足,就會(huì)影響生命的進(jìn)化過(guò)程。正是因?yàn)椤笆ケ狈磻?yīng)具有對(duì)恒星演化和生命的調(diào)控作用,所以對(duì)它的精確測(cè)量被公認(rèn)為是核天體物理最關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題之一。恒星演化模型計(jì)算對(duì)該反應(yīng)精度的要求是好于10%。然而,目前的各種測(cè)量方法得到的截面誤差還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到恒星演化模型要求的精度,因此急需探索新實(shí)驗(yàn)方法,提高該反應(yīng)的測(cè)量精度。
由于16O束縛態(tài)勢(shì)的巨大不確定性,使得國(guó)際上16O基態(tài)漸進(jìn)歸一化系數(shù)(ANC)的現(xiàn)有結(jié)果存在240倍分歧,導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確給出“圣杯”反應(yīng)的電四級(jí)截面。
研究人員基于原子能院串列加速器,自主建立了破裂效應(yīng)干擾小的硼同位素α轉(zhuǎn)移反應(yīng)測(cè)量方法,通過(guò)轉(zhuǎn)移反應(yīng)角分布的精確測(cè)量和16O束縛態(tài)勢(shì)的有效約束,獲得高精度的ANC數(shù)據(jù),澄清了國(guó)際數(shù)據(jù)間240倍的分歧。新結(jié)果使天體物理能量下“圣杯”反應(yīng)電四級(jí)截面比國(guó)際最新推薦值增加了55%,總截面增加了16%,這將顯著影響模型預(yù)言的核素豐度。如氬同位素的豐度增加約70%,進(jìn)而影響我們對(duì)大質(zhì)量恒星演化的理解。新結(jié)果為未來(lái)在錦屏深地實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展該反應(yīng)的直接測(cè)量提供了重要參考。可以預(yù)期,隨著中國(guó)錦屏深地核天體物理實(shí)驗(yàn)(JUNA)的開(kāi)展,將向“圣杯”反應(yīng)邁出新的步伐。