核天体物理实验研究概述

本文简要地评述了宇宙演化核素合成研究的新发展,介绍了核天体物理实验特征和目前及未来的实验装置与实验技术,最后讨论和展望了当前感兴趣的几个核天体物理实验研究的课题。 The current state of nuclear astrophysics has been briefly reviewed. Someexperimental features and some current and future experimental techniques in the field of nuclearastrophysics are introduced. Finally, a synopsis of some key topies with experimental interest isdescribed.     

核天体物理实验研究

研究微观世界的核物理与研究宏观世界的天体物理自然融合形成了前沿交叉学科——核天体物理。核天体物理的主要研究目标是应用核物理的知识和规律来阐释宇宙演化进程中化学元素合成及演化过程、时间标度、天体环境和天体场所,来说明恒星中核燃烧产生的能量及其对恒星结构和演化的影响,来认识致密天体的结构和性质。文章阐述了核天体物理研究的意义和现状,介绍了有关基本概念和天体网络模型所需的核物理输入量以及广泛应用的一些实验方法,同时扼要地分析了利用国内大科学装置开展核天体物理研究的可行性。最后对未来我国深地科学与工程实验室的建设前景做了展望。     

核天体物理实验研究

研究微观世界的核物理与研究宏观世界的天体物理自然融合形成了前沿交叉学科——核天体物理。核天体物理的主要研究目标是应用核物理的知识和规律来阐释宇宙演化进程中化学元素合成及演化过程、时间标度、天体环境和天体场所,来说明恒星中核燃烧产生的能量及其对恒星结构和演化的影响,来认识致密天体的结构和性质。文章阐述了核天体物理研究的意义和现状,介绍了有关基本概念和天体网络模型所需的核物理输入量以及广泛应用的一些实验方法,同时扼要地分析了利用国内大科学装置开展核天体物理研究的可行性。最后对未来我国深地科学与工程实验室的建设前景做了展望。     

实验室天体物理研究进展

近年来,随着高功率激光实验装置的广泛应用,成像技术和模拟分析技术水平的进一步提高,实验室天体物理研究取得了一些新的重要进展,如激光等离子体实验中对流等离子体磁场结构,冲击波中磁场的湍流放大效应,实验室模拟原恒星喷流中磁场的准直效应和太阳风与偶极磁场之间相互作用等方面的研究。这些研究加深了人们对原恒星以及Herbig—Haro天体喷流、超新星遗迹冲击波、地球磁层中磁场活动等天体物理现象的理解。文章对上述几个方向进行了介绍,并对未来研究方向做一些展望。     

天体演化过程中CNO核子辐射俘获反应

C和N核的质子辐射俘获反应对恒星平稳H燃烧阶段的能量产生和元素核合成起重要作用, C, N和O 核的中子辐射俘获是原初核合成和AGB星核合成的关键反应, 精确测定它们天体物理反应率有重要意义。 除13N(p, γ)14O和16N(n, γ)17N等不稳定核的核子辐射俘获反应外, 国际上已完成了其中若干反应的直接测量工作。 但12C(p, γ)13N, 13C(p, γ)14N和15N(p, γ)16O等CNO循环关键反应的实验测量还没有达到天体物理感兴趣的能区。 13C(n, γ)14C,15N(n, γ)16N和18O(n, γ)19O等中子辐射俘获反应测量的能量跨度较大, 截面仍存在较大的不确定性。 介绍了这些反应的研究进展, 并讨论了间接测量这些反应的方法和可行性。 The proton radiative capture reactions of C and N nuclei are important for the energy production and nucleosynthesis in the CNO cycle, and the neutron radiative capture reactions of C, N and O nuclei are key reactions for the inhomogeneous Big Bang nucleosynthesis as well as for the neutron induced CNO cycle in AGB stars. So far, most of these reactions have been measured except some reactions of the unstable nuclei, such as 13N(p, γ)14O and 16N(n, γ)17N. While the direct measured reactions, such as the  12C(p, γ)13N, 13C(p, γ)14N and 15N(p, γ)16O key reactions in CNO cycle, have not reached down to the stellar energies. In addition, the large uncertainties still exist in the measured neutron capture reactions such as 13C(n, γ)14C,15N(n, γ)16N and 18O(n, γ)19O. Thus it is significant to determine their astrophysical reaction rates via the indirect measurements. In this paper, the research status and feasibility of the indirect measurements for these reactions are discussed.     

我国天体物理研究50年进展

中国天体物理研究的发展在自建国以来的５０年中,经历了几乎是从头建设到发展成长的道路。其中历经“三年困难”、十年“文化大革命”的磨难,“文革”之后,改革开放的春风为天体物理开避了迅速发展的道路,在此期间,我国有计划地研制了一系列天文观测 天文和天体物理研究地实验条件,在此基础上,无论是天体物理的观测和理论研究都有了长足的发展,我国天体物理研究在国际上的影响也日益加强。这一切,为在新世纪中我国天体物理     

锦屏深地核天体物理实验(JUNA)地面实验进展

锦屏深地核天体物理(JUNA)实验项目将利用中国锦屏深地实验室(CJPL)的良好条件,在天体物理伽莫夫能量窗口开展核天体关键反应$^{25}{\rm{Mg}}({\rm{p}},{\rm{\gamma}})^{26}{\rm{Al}}$、$^{19}{\rm{F}}({\rm{p}},\alpha)^{16}{\rm{O}}$、$^{13}{\rm{C}}(\alpha, {\rm{n}})^{16}{\rm{O}}$和$^{12}{\rm{C}}(\alpha,{\rm{\gamma}})^{16}{\rm{O}}$的直接测量,为理解恒星演化和元素起源提供新的数据。目前,已经在地面上对加速器装置、束流稳定性、靶、探测器以及电子学进行了系统的测试。地面实验内容包括高纯锗探测器效率刻度,$^{25}{\rm{Mg}}({\rm{p}}, {\rm{\gamma}})^{26}{\rm{Al}}$在304 keV的共振强度测量,$^{19}{\rm{F}}({\rm{p}}, \alpha)^{16}{\rm{O}}$的截面测量,聚乙烯作为慢化体的中子探测器的设计、加工和效率刻度,靶的设计和稳定性检测等。JUNA项目整体进展顺利,地面实验已取得一系列关键进展和初步成果。在不远的将来,JUNA项目将有序开展地下实验,完成设定目标,也将促进更广泛的国际合作,助力于天体演化中的若干重大科学问题的解决。     

强激光实验室天体物理研究进展

高功率激光器技术的发展使得人们可以在实验室中创造出与天体环境类似的极端物理条件,这为科学家提供了针对某些重要天体物理过程进行实验室研究的可能性,由此催生了一个新的物理学前沿领域——实验室天体物理学。文章将简单介绍该领域中几个热点问题的新进展,包括实验室和天体流体过程的定标关系、无碰撞冲击波、磁重联、喷流、超强磁场的产生等,最后对实验室天体物理学的发展方向作了展望。     

核天体物理中的核结构问题

核结构信息在星体的演化和爆炸以及宇宙元素生成的研究中起着极重要的作用. 原子核基态性质(如质量、寿命、衰变分支), 特别是不稳定核的性质, 可以定性地和定量地改变天体物理模拟的预言. 远离稳定线粒子滴线的位置和壳结构也会强烈地影响天体物理的预言. 举几个例子说明新的核结构信息对于新星、X射线爆和核芯塌缩超新星的戏剧性影响. 其中的某些方面来自于橡树岭实验室放射性离子束设备上的¹⁸F, ⁸²Ge和⁸⁴Se放射核束的最新实验测量结果. 同时展示新一套软件工具如何帮助确定核物理研究对于天体物理的影响.     

放射性核束物理与核天体物理

基于兰州重离子加速器国家实验室 (HIRFL )的中能放射性核束线 (RIBLL)及北京串列加速器国家实验室 (HI- 1 3 )的低能放射性核束线 (GIRAFFE) ,开展放射性核束物理和核天体物理研究 ,拟解决的关键科学问题是 :远离β稳定线核的结构与反应 ;超重新核素及近滴线核素的合成和性质研究 ,极端同位旋非对称核物质特性和关键的天体核反应研究 .研究内容分成 7个课题 :(1 )晕核研究 ;(2 )新核素合成及超重新核素研究 ;(3 )丰中子核结构和反应 ;(4)丰质子核结构和反应 ;(5 )高自旋的同位旋相关性 ;(6 )关键天体核反应 ;(7)系统的理论研究 .上述研究也将是2005年建成的国家大科学工程——兰州冷却贮存环的主要科学目标的研究基础 .简述了近期的主要工作进展. Based on the intermediate energy radioactive Ion Beam Line in Lanzhou (RIBLL) of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou(HIRFL) and Low Energy Radioactive Ion Beam Line (GIRAFFE) of Beijing National Tandem Accelerator Lab (HI-13) the radioactive ion beam physics and nuclear astrophysics will be researched in detail. The key scientific problems which will be researched as high priority are: the nuclear structure and reaction for nucleus far from β-stability line; the syntheses...     

Asymptotic Normalization Constants in Nuclear Astrophysics

The indirect method of determining astrophysical nuclear reaction rates is discussed. The overall normalization of the astrophysical S-factor for such reactions may be determined from one quantity, the asymptotic normalization coefficient of the overlap function of the bound state wave functions for the initial and final channels. These coefficients can be found also from peripheral transfer reactions whose amplitudes are determined by the same overlap function as the amplitudes of the corresponding astrophysical radiative capture processes. The experimental test of this approach and the last results of S₁₇ measurements are presented.     

加速器质谱技术在核物理与天体物理中的应用

介绍了利用加速器质谱技术在核物理与核天体物理中的应用研究工作．包括放射性核素半衰期的测定、核反应截面的测量、超重元素的寻找、宇宙射线和太阳中微子性质等方面的研究工作.The application work which has been done and can be done in the nuclear physics and nuclear astrophysics using accelerator mass spectrometry is reviewed. The half-life measurement of long-lived radio isotopes, cross section measurement of nuclear reaction, searching for super heavy elements, cosmic study and solar neutrino detection are the main components which have been discussed     

一类生灭过程及其在核天体物理计算中的应用

研究一类生灭过程,利用矩阵分解技巧求出了生灭过程微分方程的解,并将之应用于核天体物理中太阳系慢中子俘获过程重元丰度计算问题研究,计算结果与天文观测值一致.     

原子能院的核天体物理研究和串列升级工程进展(英文)

在北京串列实验室建立了次级束流实验装置 ,用于放射性核束物理和核天体物理研究 .先后开展了7Be(d ,n) 8B ,11C(d ,n) 12 N ,8Li(d ,p) 9Li和6 He(p ,n) 6 Li核天体物理重要反应的研究 .介绍了串列加速器升级工程的进展情况 .该工程在现有串列加速器的基础上 ,将建立 10 0MeV/ 2 0 0 μA的质子回旋加速器、在线同位素分离器和超导加速段 .在此装置上 ,将可以产生质量数最高为 12 0 ,强度最高为 10 9particles/s的放射性束流 . A secondary beam line (GIRAFFE) at the Beijing Tandem accelerator lab was constructed for yielding low energy secondary beams. The current progress on the study of nuclear astrophysics and nuclear structure is presented. Up to now, We have carried out measurement of~(7)Be(d, n)~( 8)B,~(11)C(d, n)~(12)N,~(8)Li(d, p)~(9)Li, and~(6)He(p, n)~(6)Li reactions. The proposed Beijing radioactive nuclear beam facility (BRIF ) and its current R&D progress are briefly introduced. This facility is based on...     

Neutron and Alpha Structure in Neutron Deficient Nuclei in Astrophysics

The paper includes discussions on the important role of neutron and alpha configurations in proton-rich nuclei in nuclear astrophysics in terms of nucleosynthesis under extremely high-temperature hydrogenburning conditions. The p-process, which is supposed to take place at the very early epoch of type II supernovae, has considerable neutrons and alphas together with protons. The alpha-induced reactions on proton-rich unstable nuclei in the light mass regions is expected to play a crucial role, but very few of them were investigated well yet because of the experimental difficulties. Specifically, I report our recent experimental effort for the breakout process from the pp-chain region, 7Be(α ,γ )11C(α ,p)14N under the p-process. The neutron-induced reactions on proton-rich nuclei, which is even more a challenging subject, were investigated previously for very few nuclei. One possible experimental method is the Trojan Horse Method (THM). We successfully have applied THM to the 18F(n, )14N reaction study with an unstable beam of 18F.     

间接测量误差计算中的一个问题

文章讨论了在间接测量中当各直接测量量是独立量和非独立量时,间接测量的误差计算。     

Progress of Jinping Underground laboratory for Nuclear Astrophysics (JUNA)

Jinping Underground laboratory for Nuclear Astrophysics(JUNA) will take the advantage of the ultra-low background of CJPL lab and high current accelerator based on an ECR source and a highly sensitive detector to directly study for the first time a number of crucial reactions occurring at their relevant stellar energies during the evolution of hydrostatic stars. In its first phase, JUNA aims at the direct measurements of~(25)Mg(p,γ)~(26)Al,~(19)F(p,α)~(16)O,~(13)C(α,n)~(16)O and ~(12)C(α,γ)~(16)O reactions. The experimental setup,which includes an accelerator system with high stability and high intensity, a detector system, and a shielding material with low background, will be established during the above research. The current progress of JUNA will be given.     

间接测量随机误差的计算

文章讨论间接测量的随机误差的计算。认为当各直接测量的测量次数不相同时,在随机误差的计算中应考虑测量次数对间接测量值的随机误差的影响。