天体相关的辐射俘获反应和s—过程网络方程及中子源研究

发布时间：2020-05-27 23:11

【摘要】： 本文研究了辐射俘获反应理论和天体重元素核合成的s—过程。为研究辐射俘获反应，本文系统的研究了渐进归一化常数方法(简称ANC方法)。我们对ANC系数的近似模型无关性给出了一个数学形式理论证明，并结合具体的核反应，利用数值计算验证了ANC系数的近似模型无关性；在E1跃迁情况下，我们给出了一个用ANC系数计算辐射俘获反应截面的计算公式。利用研究的辐射俘获反应的理论，我们结合了我所的实验工作，研究了两个天体物理感兴趣的核反应~(11)C(p，γ)~(12)N和~(12)C(n，γ)~(13)C，计算了它们的反应截面以及天体核反应率。对于第一个核反应，我们计算了直接俘获过程以及两个共振态的俘获截面和总截面，我们的计算结果显示，在天体感兴趣的温度范围内，直接俘获过程对总截面的贡献是主要的；对于第二个反应，我们的计算结果与已有的实验结果符合的较好，其中~(12)C(n，，γ)~(13)C的第一激发态计算结果显示出截面有明显增大，这从理论上支持了我所关于~(13)C第一激发态具晕结构的实验发现，这是国际上第一次在激发态中发现晕结构。同时，反应截面的增大必然对天体核过程有影响。我们研究了天体重元素核合成的s—过程，给出了s—过程网络方程的一个解析解，作为对本文解析解的检验，我们计算了太阳系的s—过程重元素丰度的σN分布，计算结果与天文观测符合的较好；另外，我们还计算了s—过程的典型分叉点~(85)Kr处各个核素的丰度变化，与已有的结果符合的较好。重元素的核合成中最重要的因素之一是中子源问题，稳定的中子源是重元素的核合成必要保证。通常认为s—过程的主要中子源是由核反应~(13)C(a，n)~(16)O提供的，中子源最重要的核数据输入是~(13)C(a，n)~(16)O的天体核反应率。关于~(13)C(a，n)~(16)O的最新实验结果得到的S因子比目前在s—过程中子源研究中使用的要小得多，我们利用这一最新实验结果计算了~(13)C(a，n)~(16)O的天体核反应率。计算结果表明，在~(13)C(a，n)~(16)O中子源进行的典型天体物理环境里，~(13)C(a，n)~(16)O的天体核反应率比目前在中子源研究中使用的要小2.37倍，这必然对s—过程中子源有较大影响，并从而影响到天体演化的模型。同时，我们认为~(12)C(n，γ)~(13)C对s—过程中子源有影响，因为它一方面俘获中子成为中子毒素，另一方面因为产生~(13)C而成为中子源的种子核。中国原子能科学研究院博士学位论文本文给出了AGB星s--过程中子源的一个解析解，并利用’3C(a，n)‘60反应最新实验数据和我们研究得到的’ZC(n，力’3c反应的截面和核反应率，对s--过程的中子源进行了解析研究。研究结果表明，在新实验结果下，’3c不能充分燃烧，中子数密度降低，中子源持续的时标变长，这与热脉冲AGB星的现有模型出现矛盾。我们经过理论分析后，认为AGB星演化模型中典型温度升高以及相关模型改变可能是解决矛盾的一个方向。本文解析计算表明，’ZC(n，汉3c反应对中子源有较大影响，是中子源研究中必须考虑的一个因素。
【学位授予单位】：中国原子能科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：P144

【引证文献】