在天体X射线暴中,42Ti是(α,p)过程的终结点核。因此,确定42Ti(p,γ)43V反应的反应率对于研究中重核素合成具有重要意义。对于43V核,其能级结构和质子分离能Sp在实验上都是未知的,因此,该反应率的计算完全依赖于理论模型,不确定度非常大。
近代物理所科研人员利用CSR质量测量实验获得的精确数据,结合壳模型理论,对X射线暴中核反应42Ti(p,γ)43V的反应率(包括共振反应和非共振反应的反应率)进行了重新评估,得到的新反应率的不确定度比之前的要小很多,并在One-zone X射线暴模型框架下,对该反应的天体物理意义进行了重新评估。 从图1可以看出,42Ti(p,γ)43V的反应率不确定度与43V核的质量(或者其质子分离能Sp)的测量精度关系极大(成指数关系)。利用One-zone X射线暴模型计算的核素丰度如图2所示。可以看出,43V核新的质子分离能Sp数据在很大程度上
影响了质量数A ? 40~45区间核素的丰度分布,同时,利用精确的Sp数据计算的核素丰度不确定度比之前预期的要小3倍左右。研究结果充分显示了质量精确测量在核天体物理研究中的重要意义。
本工作是在国外同行的协作下完成的。文章在Phys. Rev. C89, 035802 (2014)上发表。
文章链接:http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevC.89.035802
图1 本工作计算的核反应42Ti(p,γ)23V的反应率。红色区域代表利用近代物理所CSR环上测得43V核精确质量数据的计算结果,黑色区域代表利用以前质量评估理论值的计算结果。
图2 One-zone X射线暴模型计算的核素丰度分布。分别利用43V核精确质量数据、以前质量评估理论值以及液滴模型理论值对核素丰度分布进行了计算和比较。
(兰州重离子研究装置信息员朱全伶提供)