我国学者在核天体物理反应研究中取得进展

图1. 原子能院串列加速器Q3D磁谱仪

图2. ¹²C(α, γ)¹⁶O反应电四极天体物理S因子

　　在国家自然科学基金项目（批准号：11490561、11475264、11775013、U1867214）等支持下，中国原子能科学研究院柳卫平研究员研究团队联合中国科学院近代物理研究所、北京航空航天大学、北京师范大学、美国圣母大学、印度技术大学和印度萨哈核物理所合作团队在核天体物理反应研究中取得进展，通过转移反应角分布的精确测量和¹⁶O束缚态势的有效约束，获得高精度的渐进归一化系数（ANC）。相关结果以“¹⁶O基态外部俘获的约束和¹²C(α，γ)¹⁶O反应的电四级S因子（Constraining the external capture to the ¹⁶O ground state and the E2 S-factor of the ¹²C(α,γ)¹⁶O reaction）”为题，于2020年4月21日在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上在线发表，论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.124.162701。

　　¹²C(α，γ)¹⁶O反应是恒星核合成的诸多核反应中关键的一个。该反应的快慢不但直接影响恒星的演化进程，也是生命起源的种子，被誉为核天体物理研究领域的“圣杯”反应。碳和氧是生物体中最重要的两种元素，它们的丰度比受“圣杯”反应的精准调控。“圣杯”反应速率的快慢，将影响自然界中碳、氧元素的比例，碳元素一旦严重不足，就会影响生命的进化过程。正是因为“圣杯”反应具有对恒星演化和生命的调控作用，所以对它的精确测量是核天体物理领域的关键科学问题。

　　由于¹⁶O束缚态势有较大的不确定性，使得国际上¹⁶O基态ANC的现有结果存在240倍分歧，导致无法准确给出“圣杯”反应的电四级截面比（电四级S因子）。研究者基于中国原子能科学研究院的串列加速器，自主建立了破裂效应干扰小的硼同位素α转移反应测量方法，通过转移反应角分布的精确测量和¹⁶O束缚态势的有效约束，获得高精度的ANC数据，从而澄清了现有国际数据间240倍的分歧。

　　新结果使天体物理能量下“圣杯”反应电四级S因子比国际最新推荐值增加了55%，数据精度提高5倍，误差为10%，这将显著影响模型预言的核素丰度，进而影响人类对大质量恒星演化的理解。