科研進(jìn)展
鑭系核素鐠-141光中子反應(yīng)率直接測量研究取得新進(jìn)展
近日，中國科學(xué)院近代物理研究所高功率靶室研究團(tuán)隊(duì)在鑭系核素鐠-141光中子反應(yīng)截面與熱核反應(yīng)率高精度測量研究中取得新進(jìn)展。研究成果以“Direct determination of the astrophysical reaction rate of 141Pr(γ,n)140Pr at the SSRF-SLEGS”為題發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》（Astronomy & Astrophysics）上。
研究團(tuán)隊(duì)依托上海同步輻射光源（SSRF）的激光伽馬光束線站（SLEGS），基于環(huán)比中子方法，應(yīng)用4π平坦效率的3He中子探測器陣列（FED），在9.5MeV至17 MeV能區(qū)內(nèi)開展了141Pr(γ,n)反應(yīng)截面的直接高精度測量?；趯?shí)驗(yàn)獲得的截面數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)給出了天體物理p-過程關(guān)鍵溫度點(diǎn)T9=2.5處，以及0.2≤T9≤10范圍內(nèi)的141Pr(γ,n)的光核反應(yīng)率推薦值。SLEGS線站截面測量中寬廣的能區(qū)覆蓋以及高精度的截面測量能力，確保了141Pr(γ,n)天體物理反應(yīng)率的準(zhǔn)確性。該工作為天體物理p-核136,138Ce的核合成研究、基于裂變產(chǎn)物141Pr的熱堆和快堆核燃料燃耗監(jiān)測，以及電子加速器通過141Pr(γ,n)反應(yīng)制備醫(yī)用同位素140Pr提供了關(guān)鍵的核物理輸入量與反應(yīng)截面數(shù)據(jù)。
天體物理中的p-過程，是通過光核反應(yīng)與少量質(zhì)子俘獲反應(yīng)將預(yù)先由s-/r-過程形成的種子核，向著偏離穩(wěn)定線的富質(zhì)子區(qū)演化，最終形成約35種低豐度、缺中子穩(wěn)定p-核的一系列核反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。核心坍縮的超新星激波加熱區(qū)與Ia型超新星的富氧/氖層是p-過程主要的產(chǎn)生場所，通常的反應(yīng)溫度高達(dá)2.5×109 K（T9=2.5）。由于在恒星或超新星遺跡中缺乏直接的天文觀測證據(jù)，目前p-核的核合成過程主要依賴?yán)碚撃Ｐ瓦M(jìn)行研究，研究的不確定性主要源于核反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的光核反應(yīng)速率等關(guān)鍵核物理輸入量。
本工作由中國科學(xué)院近代物理研究所、中國科學(xué)院上海高等研究院、中山大學(xué)、南華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)與華東師范大學(xué)共同完成。論文第一作者為近代物理所與中山大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的碩士研究生胡竣恒，通訊作者為近代物理所安振東研究員以及上海高等研究院的郝子銳與范功濤研究員。該研究工作得到了中國科學(xué)院青年人才項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202558418
圖：SLEGS線站光核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)布局以及141Pr（γ,n）反應(yīng)率的綜合比較
（高功率靶室???供稿）
