缺中子核素的精确质量测量否定了Zr-Nb循环对核天体rp核合成过程的重要性
时间 : 2018-11-01     

近物所科研人员在利用兰州重离子加速器(HIRFL)冷却储存环(CSR)开展缺中子核素的精确质量测量过程中否定了Zr-Nb循环对核天体rp核合成过程的重要性。 

原子核质量数据在核天体物理更具有重要的应用价值。天文观测发现的Ix射线暴(Type I x-ray burst)主要核过程是快质子俘获(rp)核合成过程。对rp核合成过程涉及核素的精确质量测量,一直是核物理与核天体物理学界关注的热点。例如,缺中子的Mo同位素可能有一个低α分离能岛,相应的理论预言rp过程中可能存在Zr-Nb循环,限制反应流向更重核区推进。由于相关核素的寿命短,产额低,分离困难,对它们的质量测量有很大挑战。 

研人员采用等时性质谱技术,首次精确测定了82Zr84Nb的原子核质量,大幅提高了79Y81Zr83Nb的质量精度。其中82Zr的相对质量精度达到1.3×10-7。 

基于新的质量数据,重新计算了相关核子分离能,结果如图1所示,否定了MoTc丰质子区同位素低α分离能岛的存在。为了定量研究这些新测核素质量对rp过程的影响,科研人员利用Ix-射线暴模型重新计算了rp过程核反应路径的走向,得到了Zr-Nb循环分支比的比例,在温度低于1.9GK的情况下,否定了Zr-Nb循环对rp过程具有较大贡献的可能性。 

此外,还研究了新质量对rp核合成过程的影响,部分解释了理论计算的84Sr产额过高的问题。 

此项研究成果发表在Physics Letters B 781 (2018) 358-363上。文章连接:https://doi.org/10.1016/j.physletb.2018.04.009

1. 基于本工作得到的丰质子区Mo同位素α分离能。 

2. Zr-Nb循环对rp过程贡献(分支比)的上限随时间(温度)的变化。 

<兰州重离子提供>