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《中国原子能科学研究院》 2003年
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天体相关的辐射俘获反应和s—过程网络方程及中子源研究

吴开谡  
【摘要】: 本文研究了辐射俘获反应理论和天体重元素核合成的s—过程。 为研究辐射俘获反应,本文系统的研究了渐进归一化常数方法(简称ANC方法)。我们对ANC系数的近似模型无关性给出了一个数学形式理论证明,并结合具体的核反应,利用数值计算验证了ANC系数的近似模型无关性;在E1跃迁情况下,我们给出了一个用ANC系数计算辐射俘获反应截面的计算公式。 利用研究的辐射俘获反应的理论,我们结合了我所的实验工作,研究了两个天体物理感兴趣的核反应~(11)C(p,γ)~(12)N和~(12)C(n,γ)~(13)C,计算了它们的反应截面以及天体核反应率。对于第一个核反应,我们计算了直接俘获过程以及两个共振态的俘获截面和总截面,我们的计算结果显示,在天体感兴趣的温度范围内,直接俘获过程对总截面的贡献是主要的;对于第二个反应,我们的计算结果与已有的实验结果符合的较好,其中~(12)C(n,γ)~(13)C的第一激发态计算结果显示出截面有明显增大,这从理论上支持了我所关于~(13)C第一激发态具晕结构的实验发现,这是国际上第一次在激发态中发现晕结构。同时,反应截面的增大必然对天体核过程有影响。 我们研究了天体重元素核合成的s—过程,给出了s—过程网络方程的一个解析解,作为对本文解析解的检验,我们计算了太阳系的s—过程重元素丰度的σN分布,计算结果与天文观测符合的较好;另外,我们还计算了s—过程的典型分叉点~(85)Kr处各个核素的丰度变化,与已有的结果符合的较好。 重元素的核合成中最重要的因素之一是中子源问题,稳定的中子源是重元素的核合成必要保证。通常认为s—过程的主要中子源是由核反应~(13)C(a,n)~(16)O提供的,中子源最重要的核数据输入是~(13)C(a,n)~(16)O的天体核反应率。 关于~(13)C(a,n)~(16)O的最新实验结果得到的S因子比目前在s—过程中子源研究中使用的要小得多,我们利用这一最新实验结果计算了~(13)C(a,n)~(16)O的天体核反应率。计算结果表明,在~(13)C(a,n)~(16)O中子源进行的典型天体物理环境里,~(13)C(a,n)~(16)O的天体核反应率比目前在中子源研究中使用的要小2.37倍,这必然对s—过程中子源有较大影响,并从而影响到天体演化的模型。 同时,我们认为~(12)C(n,γ)~(13)C对s—过程中子源有影响,因为它一方面俘获中子成为中子毒素,另一方面因为产生~(13)C而成为中子源的种子核。 中国原子能科学研究院博士学位论文 本文给出了AGB星s--过程中子源的一个解析解,并利用’3C(a,n)‘60反应 最新实验数据和我们研究得到的’ZC(n,力’3c反应的截面和核反应率,对s--过程 的中子源进行了解析研究。研究结果表明,在新实验结果下,’3c不能充分燃烧, 中子数密度降低,中子源持续的时标变长,这与热脉冲AGB星的现有模型出现矛 盾。我们经过理论分析后,认为AGB星演化模型中典型温度升高以及相关模型改 变可能是解决矛盾的一个方向。 本文解析计算表明,’ZC(n,汉3c反应对中子源有较大影响,是中子源研究中 必须考虑的一个因素。
【学位授予单位】:中国原子能科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:P144

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