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~(10)C次级束的产生及~8Li(p,γ)~9Be_(g.s.)直接过程天体物理反应率

苏俊  
【摘要】: 宇宙演化的过程中,各种核过程在能量产生和元素合成等方面起着极为重要的作用。为了更准确更完整地理解宇宙的演化,研究宏观世界的天体物理学和研究微观世界的核物理学走到了一起,诞生了一门新的交叉学科一核天体物理学,其研究的内容主要为宇宙演化涉及的各种核过程及其对宇宙演化的影响。具体到核物理实验上,主要的任务就是测定在宇宙演化中发生的热核反应的激发曲线和各种相关核素的衰变特性。在这些热核反应中,很多是由放射性核素引起的,利用传统的稳定束流实验很难进行测量。放射性次级束的产生,使这些放射性核反应的测量成为可能,从而大大拓展了实验核天体物理的研究领域。 大爆炸原初核合成标准模型假定早期宇宙重子密度均匀分布,由于A=8处缺乏稳定核,标准模型无法给出相当的A>7的元素丰度。在假定重子密度不均匀分布的非标准原初核合成模型中,核反应可以在相对丰质子的高密度区和相对丰中子的低密度区进行,许多放射性核素参与的反应起到了重要的作用。A=8处的稳定核空隙从而可以通过一系列放射性核反应跨越过去,其中一个关键的桥梁就是~8Li(α,n)~(11)B反应,因此在一定意义上说,~8Li在原初核合成时期的丰度是重元素产生的一个标尺,产生和消灭~8Li的反应都具有重要意义。~8Li(p,γ)~9 Be反应不仅能够消灭~8Li,并且产生重元素~9Be,在原初核合成反应网络中是比较重要的。此外,二类超新星爆发中的γ过程也涉及到了这个反应。 由于天体物理感兴趣能区的辐射俘获反应截面极小,实验室对其进行直接测量是十分困难的。我们对转移反应~8Li(d,n)~9 Be角分布进行了测量,通过与理论计算的比较导出了~9Be=~8Li(?)p基态的核谱因子,利用得到的核谱因子,进一步计算了~8Li(p,γ)~9 Be_(g.s.)直接过程在天体物理感兴趣能区的激发曲线,导出了~8Li(p,γ)~9 Be_(g.s.)直接过程的天体物理S因子和反应率。 原初核合成反应网络包含放射性核素~(10)C参与的反应,从实验上研究这些反应需要品质较好的加~(10)C次级束流;在核结构的研究中,~(10)C次级束也有许多应用。我们在北京HI-13串列加速器次级束流线上利用~(10)B初级束轰击氢气靶,通过~1H(~(10)B,~(10)C)n反应产生了~(10)C次级束。经过磁刚度和速度选择,准直后的~(10)C次级束纯度达到90%以上,能量为(55.9±0.9)MeV,强度约为6 s~(-1)·pnA~(-1),满足进行核物理实验的要求。


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