用特洛伊木马方法间接研究天体核反应～9Be（p，α）～6Li

发布时间：2020-06-02 17:36

【摘要】：Li、Be、B丰度及其演化对核天体物理的诸多领域都具有重要的意义。~9Be的原初丰度是检验大爆炸原初核合成非均匀模型准确性的一个关键性参数;年轻恒星中~9Be丰度的研究,和其它轻元素Li、B一起,可以作为恒星内部运作机制的探针,用于研究恒星的结构和演化。 无论是在大爆炸原初核合成环境还是恒星演化天体环境中,Li、Be、B的破坏过程都主要是由质子引发的(p,α)反应道发生的,其相应的天体环境能量从～10keV(恒星核合成)到～100keV(原初核合成)。这些能量远低于库仑位垒(通常在MeV量级),核反应只能通过隧道穿透效应发生,反应截面随能量降低呈近似指数下降。天体能区的反应截面通常利用随能量变化相对平缓的天体因子S(E)从较高能区的测量数据走势向低能端外推得到。然而,由于可能存在的阈下共振及低能核反应中电子屏蔽效应的影响,这种外推过程会引入一些不确定性。 为避免外推,近些年来,发展了许多间接方法,特洛伊木马方法就是其中之一,特别适于间接测量带电粒子两体反应在低能区的裸核截面。该方法建立在准自由反应机制基础上,在适当的运动学条件下,选取一个与两体反应密切相关的三体反应,其反应在库仑位垒之上发生,从而避免了库仑位垒对截面的抑制,电子屏蔽效应也可以忽略不计。借助于核反应理论,两体反应截面可以从三体反应数据中提取出来。 本论文工作中,特洛伊木马方法被用于间接测量~9Be(p,α)~6Li核反应——它是~9Be燃烧过程的主要反应道。该反应借助于一个与之相匹配的三体反应d(~9Be,α~6Li)n来研究。其中,氘核作为“木马核”,它可以看作是由质子和中子两个结合得相对比较松散的体系构成的:d=(p+n)。在三体反应过程中,质子作为核反应的实际参与者,而中子作为两体反应p+~9Be→α+~6Li的旁观者。如果~9Be束流能量高于库仑位垒,三体反应可以在库仑位垒之上顺利进行,~9Be(p,α)~6Li反应借助于三体反应在其核相互作用区域内发生,库仑位垒影响和电子屏蔽效应可以被忽略,裸核反应截面的间接测量成为可能。 d(~9Be,α~6Li)n实验是在意大利国家核物理实验室INFN-LNS完成的。串列加速器提供的22MeV的~9Be束流轰击CD_2靶,束斑约2mm,流强2-5pnA,靶厚约190
【图文】：

中国原子能科学研究院博士学位论文于是人们不得己使用外推法，根据稍高能区的测量数据按其走势向低能区外推。由于低能区截面随能量减小而急剧降低(图2.2)，一般采用天体物理学中引入的随能量变化不敏感的S(E)因子(参见第一章1..22小节，定义式1.2和图1.4)进行外推。然而，这种向未知区域的外推可引起相当的不确定性，尤其是因为可能存在极低能共振或闽下共振的情况(参见图.23)。为尽量避免外推的不确定性，人们不断改进实验技术将直接测量逐步深入到更低能量。如建造地下实验室，降低宇宙射线本底噪声，提高信噪比;建造强流加速器，发展无窗气体靶技术，建造4兀探测器等，提高反应计数率和粒子收集效率;进行长时间测量，提高统计计数等等。图.24是在意大利n呵FN.LNGS建造的世界上第一个专门用于核天体物理研究的地下实验室LUNA(LbaoroatyrofrundergurndNucelarAsortphysies)示意图。

’〕选用d作为木马核提供两体反应所需的p，如图2.巧所示。利用到的(sE)因子与直接数据的比较参见图2.16。在高能区两者符合得差别，因为直接测量数据受电子屏蔽效应的影响而升高。由此可势，它与直接测量外推法得到的数值及理论值上限的比较见表2.3。图2.15ZH(7Li，，aa)n今7Li(p，a)4He
【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】：2005
【分类号】：P142

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本文编号：2693526