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恒 星 演 化 过 程 中 的 关 键 核反 应 研 究李 志 宏中 国 原 子 能 科 学 研 究核 物 理 所 12 室

近 期 实 验 工 作关 键 核 反 应国 内 外 研 究 现 状BA报 告 内 容 报 告 内 容EDC目 的 意 义成 果 总 结

研 究 恒 星 演 化 的 意 义• 丰 富 人 们 对 宇 宙 的 认 识• 恒 星 的 形 成 与 演 化 机 制• 恒 星 的 结 构 及 能 量 释 放• 元 素 的 产 生 机 制

11 个 物 理 学 未 解 之 谜• What is dark matter?• What is dark energy?• How were the heavy elementsfrom iron to uranium made?• Do neutrinos have mass (and howmuch)?• Where do ultra-energy particlescome from?• Is a new theory of light andmatter needed to explain whathappens at very hightemperature?• Are there new states of matter atultrahigh temperatures anddensities?• Are protons unstable?• What is gravity?• Are there additional dimensions?• How did the Universe begin?

利 用 加 速 器 研 究 天 体 核 过 程质 子12C(p,) 13 N12C核 天 体 物 理 学 家 利 用 加 速 器 产 生 的 带 电 粒 子 束 轰 击 靶 原 子 , 模 拟宇 宙 中 的 元 素 合 成 和 能 量 产 生 过 程 , 从 而 阐 释 元 素 的 起 源 、 恒 星的 结 构 以 及 演 化 过 程

恒 星 演 化 过 程BrighterHe burningAGBAsymptotic Giant Branch StarConvectiveenvelopeH-shell burningCore H 2exhaustsH burnHe burnCO coreCooler

涉 及13C 的 关 键 核 反 应s 过 程s 过 程 是 恒 星 演 化 进 程 中 最 重 要 的 核合 成 过 程 之 一 , 铁 以 上 的 核 素 中 有 大约 一 半 是 通 过 该 过 程 产 生 的 ;中 子 源发 生 s 过 程 最 可 能 发 生 的 天 体 物 理 环境 是 AGB 星 ; 其 中13C(a,n) 16 O 是 最 主要 的 中 子 源 反 应 。核 反 应产 生 与 消 灭13C 的 反 应 会 影 响 恒 星 中13C 的 丰 度 , 进 而 影 响 中 子 的 产 生 及重 元 素 的 生 成 。

产 生 和 摧 毁13C 的 反 应产 生13C 的 反 应• 12 C(p,) 13 N( ) 13 C,12C(n,g) 13 C, 12 B(p,) 13 C消 灭13C 的 反 应• 13 C(p,) 14 N, 13 C(n,) 14 C中 子 源 反 应• 13 C(,n) 16 O

低 能 外 推 的 不 确 定 性

实 验 设 备 —Q3D 磁 谱 仪11B+ 13 C7Li+ 16 O能 量 分 辨 0.02%13C( 11 B, 7 Li) 17 O*(6.36MeV)

S = 0.40±0.12由13C( 11 B, 7 Li) 17 O * 反 应 导 出17O 阈 下共 振 态 的 宽 度d( )dexpS1S2d( )dDWBA( E)2Rc 2(r)Pl( E S)

13C(,n) 16 O 反 应 的 天 体 物 理 S 因 子

测 量 了12,13C( 7 Li, 7 Li) 与12C( 7 Li, 6 He) 13 N反 应 的 角 分 布7Li+ 13 C7Li+ 12 C

导 出 了12C(p,) 13 N 天 体 物 理 S 因 子启 动 CNO 循 环 的 反 应 , 13 N 衰 变 后 生 成13C, 为 中 子 源 反 应 增 加 燃 料

12C(p,) 13 N 天 体 物 理 反 应 率

13C( 7 Li, 7 Li/ 6 He) 反 应 的 角 分 布

13C(p, ) 14 N 反 应 的 天 体 物 理 S 因 子

13C(p, ) 14 N 天 体 物 理 反 应 率

12C(n,) 13 C 反 应 的 激 发 函 数5Cross section (b)T. Kikuchi et al.Present work00.0 0.1 0.2 0.3 0.4E (Energy)

12C/ 13 C 比 例 随 温 度 的 变 化 曲 线43Present workNacreCF8812C/13C ratio2100.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8T 9

6He(d,n) 7 Li 反 应 与 6He(p,) 7 Li 反 应 的激 发 函 数6He(d,n) 7 Li 反 应 的 角 分 布 6He(p,) 7 Li 反 应 的 激 发 函 数

7Li+ 12,13 C 弹 性 散 射 的 角 分 布7Li+ 13 C7Li+ 12 C

13C( 7 Li, 8 Li 0,1 ) 12 C 转 移 反 应 的 角 分 布

7Li(n,) 8 Li 反 应 的 激 发 函 数

7Be(p,) 8 B 反 应 的 天 体 物 理 S 因 子

132Sn(n,) 133 Sn from 132 Sn(d,p) 133 Sn132Sn(n,γ) 133 SnNature 465(2010 May)454

研 究 结 果 为 影 响 因 子 较 高 的 APJS 引 用The previously found smalldiscrepancies betweenmodel calculations andobservations may be solvedwith a better understandingof the nuclear input.

研 究 结 果 被 应 用 情 况二 十 六 项 研 究 成 果 为 EXFOR 和 REACLIB 收 录APJSS, 189 (2010) 240-252X- 射 线 暴解 决 了 模 型 计 算 与 观 察 结 果 之 间 的 矛 盾 ,13N(p,) 14 O 与26Si(p,) 27 P 被 推 荐 为 标 准 值We therefore adopt the most recent Li et al. (2006) resultsas our recommended Value.Therefore, we adopt the rate from Guo et al. (2006).

近 两 年 来 完 成 的 工 作• 原 初 核 合 成 锂 丰 度 异 常 的 研 究– 2 H( 6 He, 7 Li)n 反 应 的 实 验 研 究– 6 Li(n,) 7 Li 天 体 物 理 反 应 率– 7 Li(n,) 8 Li 天 体 物 理 反 应 率– 6 He(p,) 7 Li 天 体 物 理 S 因 子 的 间 接 测 量• 恒 星 演 化 过 程 中 的 关 键 核 反 应 研 究– 13 C(p,) 14 N 反 应 的 研 究– 13 C(a,n) 16 O 核 天 体 物 理 反 应 的 实 验 研 究– 12 C(p,) 13 N 反 应 的 天 体 物 理 S 因 子– 7 Be(p,) 8 B 反 应 的 天 体 物 理 S 因 子– 132 Sn(n,) 133 Sn 天 体 物 理 反 应 率

课 题 组 成 员 照 片