5月11日，原子能院核物理所核天體物理團隊受邀在國際權威綜述期刊《粒子物理與核物理進展》（Progress of Particle and Nuclear Physics）發(fā)表長篇綜述文章《阿爾法集團轉移反應：理解恒星氦燃燒的工具》（Alpha-cluster transfer reactions: A tool for understanding stellar helium burning），該期刊2019年度影響因子為13.421。

    原子能院諶陽平副研究員為第一作者，郭冰和柳衛(wèi)平研究員為通訊作者。文章系統(tǒng)闡述了國際上運用α（阿爾法）集團轉移反應研究氦燃燒核反應的理論框架和實驗技術，總結了國際上該領域的最新研究進展，也包括了團隊近十年來在該方向上的系統(tǒng)性研究成果，并提出了該領域未來值得關注的研究方向。

    研究氦燃燒過程中的核反應，在理解恒星演化和宇宙元素起源中起著重要作用。α集團轉移反應是研究氦燃燒過程的有效方法之一。國際上最常使用的α集團轉移反應是(6Li, d)和(7Li, t)，而(11B, 7Li)反應的測量結果相對更加可靠。

    近十年來，核天體物理團隊依托北京HI-13串列加速器，自主發(fā)展了(11B, 7Li)轉移反應高精度測量方法，完成對11B基態(tài)α譜幅度的首次測量，為(11B, 7Li)的應用提供了基礎數(shù)據(jù)。該成果曾發(fā)表在國際核物理權威期刊Physics Letters B（《物理快報B》）上。(11B, 7Li)轉移反應的加入，豐富了α集團轉移反應方法在氦燃燒研究中的有效手段。近年來，核天體物理團隊已經把(11B, 7Li)轉移反應用于研究恒星氦燃燒中的多個核反應，并取得多項有國際影響力的研究成果：開展恒星主中子源13C(α, n)16O反應研究，理解并澄清了該反應S因子數(shù)據(jù)間25倍分歧，該成果發(fā)表在國際天體物理權威期刊The Astrophysical Journal（《天體物理期刊》）上，隨后被美國佛羅里達州立大學、意大利卡塔尼亞大學等多項實驗所印證，并被國際最大的核天體反應數(shù)據(jù)庫REACLIB選為推薦值；在對核天體物理“圣杯”反應12C(α,γ)16O的研究中，澄清了基態(tài)ANC（漸近歸一化系數(shù)）國際數(shù)據(jù)之間240多倍的分歧，成果分別發(fā)表在Physical Review Letters（《物理評論快報》）和Physical Review C（《物理評論C》）上，隨后被基于雙黑洞并合引力波數(shù)據(jù)的黑洞質量模型所驗證，并被美國科學院院士S. E. Woosley最新的黑洞質量模型文章所引用。

    基于核天體物理團隊多年來在α集團轉移反應高精度測量方面開展的系統(tǒng)研究，《粒子物理與核物理進展》邀請團隊撰寫該方向的綜述文章。

    科普貼士

    恒星內部發(fā)生著一系列核聚變過程，產生了巨大能量并生成各種元素。氦燃燒，即氦核聚變是恒星演化中的關鍵過程之一。當恒星耗盡核心的氫原子核并開始氦原子核聚變時，恒星由主序星進入紅巨星階段。由于氦核聚變比氫核聚變產生的能量更快，恒星體積會大大膨脹。比如，進入紅巨星階段的太陽其外徑能夠到達地球軌道。我國科幻電影《流浪地球》講述的就是進入紅巨星階段的太陽系不再適合人類生存，人類帶著地球一起奔向新家園的故事。此外，宇宙中還發(fā)生著更為劇烈的氦燃燒，被稱為爆發(fā)性氦燃燒，它產生能量更快，通常伴隨宇宙劇烈的天體事件發(fā)生，如超新星爆發(fā)、X射線暴等。

    α集團轉移反應是測量極低事件率核反應的有效手段，提高了實驗效率，未來也可應用于核工業(yè)相關基礎數(shù)據(jù)的測量。(6Li, d)和(7Li, t)這兩類轉移反應的優(yōu)勢是截面較大，實驗上測量相對容易。然而，在6Li和7Li中，α集團結合比較松散，導致測量容易被破裂效應干擾，而11B中α集團結合更緊密，因此(11B, 7Li)反應中的破裂效應干擾更小，測量結果更可靠。

    文丨核物理所

    編輯丨張彬

    制作丨馬瀚