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        1. 科研人員測得X射線暴溫區關鍵(α,p)反應率

            

            近日,中國科學院近代物理研究所的科研人員及合作者通過實驗首次得到了X射線暴溫度區間的22Mg(α,p)25Al天體反應率,為深入理解X射線暴的光變曲線和X射線雙星系統的天體物理環境,提供了重要的實驗數據,相關成果于10月19日發表在Physics Review Letters上。 

            IX射線暴是X射線雙星系統中X射線突然增強很多倍的現象,其核過程包括3α反應、αp突破過程以及rp過程。在αp過程中,關鍵(α,p)反應直接影響核反應流,從而影響氫燃燒,導致X射線暴光變曲線的整體趨勢發生改變。 

            理論家預言,在所有的(α,p)突破反應中,22Mg(α,p)25Al反應率對X射線暴光變曲線的影響最大。然而長期以來,該反應的實驗數據嚴重缺失,給X射線暴理論模型的預言帶來了極大的不確定性。 

            X射線暴溫區(0.4-2.0 GK),22Mg(α,p)25Al反應的截面極小,直接測量面臨著統計嚴重不足的問題。近代物理所的研究人員提出了間接測量的方法:即利用25Al+p共振散射研究復合核26Si的能級性質,尋找對22Mg(α,p)25Al反應率有貢獻的能級,確定它們的能級性質,從而計算反應率。 

            實驗在東京大學原子核科學研究中心的放射性束裝置CRIB上進行。實驗中,研究者們利用CRIB終端提供的放射性束25Al轟擊 (CH2)n靶,通過靶后硅探測器陣列對反沖質子進行測量,利用逆運動學厚靶技術重構出25Al+p彈性散射的激發函數。研究者們發現了26Si13條共振能級,其中在α閾以上的能區發現了4條自然宇稱態,它們會對22Mg(α,p)25Al的反應率產生重要貢獻。利用這些共振能級的信息,研究者們首次通過實驗得到了X射線暴溫區的22Mg(α,p)25Al天體反應率。 

            結合實驗結果,理論研究人員對時鐘型X射線暴源(GS 1826–24)的光變曲線進行了計算和擬合,結果證明實驗得到的22Mg(α,p)25Al反應率對光變曲線有重大影響,模型擬合結果更加接近觀測得到的光變曲線(平均偏差< 9%);同時,針對光球半徑膨脹型X射線暴源(SAX J1808.4–3658),研究人員提出了在吸積包層里的氦豐度新約束,修正了理論模型,重現了輻照度隨復現時間變化的觀測譜。這將有助于人們更深入地理解X射線暴的光變曲線和光球半徑膨脹型X射線暴源。 

            該項研究是由中科院近代物理研究所主導,聯合日本東京大學、英國愛丁堡大學、意大利INFN實驗室、韓國Sungkyunkwan大學、加拿大McMaster大學、澳大利亞Monash大學等科研單位共同合作完成。 

            該研究得到了科技部重點研發計劃、中科院戰略性先導科技專項(B類)、國家自然科學基金面上項目和中國科學院國際人才計劃的支持。 

            文章鏈接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.172701 

             

            1:IX射線暴的藝術圖。(圖源/ Gabriel Pérez Díaz, Instituto de Astrofísica de Canarias 

              

             

            2:KEPLER程序對X射線暴源GS1826-24模型計算結果。紅色線表示用本工作測得的22Mg(α,p)25Al反應率的計算結果。(圖源/Physics Review Letters 

              

              

              

                                 (放射性束物理室 儲存環物理室 供稿) 

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