星體環境下的電子俘獲速率研究獲進展

  

  近日,來自中國科學院近代物理研究所、美國密歇根州立大學等機構的科學家們利用電荷交換反應,研究了豐中子核素附近的原子核93Nb的電子俘獲速率并取得進展。 

  一些大質量恒星演化到最后階段時,會通過超新星爆發的方式結束自己的生命。超新星爆發是宇宙中最高能、最為神秘的天體活動之一。在對超新星爆發的模擬過程中,電子俘獲速率是其中一個非常重要的物理輸入量。 

  以往的研究表明,在中子數約等于50附近,存在著這樣一批豐中子核素:它們對超新星爆發過程中的電子俘獲速率起著至關重要的作用。在該豐中子核區附近,“泡利不相容原理”扮演著重要的角色。 

  因為在實驗室中無法直接測量豐中子核素的電子俘獲速率,科學家們通過測量電荷交換反應的反應截面,間接提取電子俘獲速率。 

  該研究團隊利用(t,3He+γ)電荷交換反應,研究了上述豐中子核素附近的原子核之一——93Nb的電子俘獲速率。相關實驗在美國密歇根州立大學的超導回旋加速器國家實驗室開展。研究團隊利用高精度磁譜儀S800和大型伽馬射線探測器GRETINA進行測量工作。 

  研究結果顯示,在計算電子俘獲速率時,此前被研究者所廣泛使用的由Langanke等人提出的近似公式,并沒有很好地處理“泡利不相容原理”。因此該公式并不能很好地重現研究人員的測量結果。這說明,該公式并不適用于計算該豐中子核區的電子俘獲速率,特別是在溫度和密度較低的星體環境中更是如此。 

      相關研究成果發表在Physical Review C上。

  文章鏈接:https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.101.014308 

                                                                  圖1: 實驗探測裝置:大型伽馬探測器陣列GRETINAJ.C.Zamora/圖)  

                                                                            圖2: 實驗探測裝置:高精度磁譜儀S800 S.Noji/圖)

 

    

                                                                                                                                                                     (核天體物理室 供稿) 

 

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