用特洛伊木马方法 测量天体物理能区的 s 因子

用特洛伊木马方法用特洛伊木马方法测量天体物理能区的测量天体物理能区的 SS 因子因子周书华

中国原子能科学研究院核数据国家重点实验室

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 2

天体演化过程中的核合成Period Dominant

1. Big Bang to Primary Nucleosynthesis( 原初核合成 )

Particle physicsNuclear physics

2.Galaxy coacervate ( 星系凝聚 )

Gravitation

3. Nucleosynthesis in star ( 恒星核合成 )

Gravitation Nuclear physics

4.Solar system ( 太阳系的形成和演化 )

…

许多关于 pp 反应链、 CNO 循环、 s 、 r 、 p 、 rp…过程的天体物理模型（如：原初核合成、恒星演化、新星、超新星…）都需要低能区的核反应速率的数据

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 3

天体物理能区感兴趣的核反应截面

轻核素核反应网络-9Be的产生和破坏

9 6,Be p Li

9 8,Be p d Be

9 10,Be p B

(Q=2.13MeV)

(Q=0.56MeV)

(Q=6.59MeV)

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 4

天体环境：热等离子体速度与温度相关，裸核

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 5

天体物理 S因子带电粒子核反应：b + c = a + …

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 6

共振的存在会引起外推的误差

电子屏蔽效应的影响

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 7

直接测量与间接测量• 直接测量 :

• 间接测量截面小、有不稳定核、电子屏蔽、共振问题

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 8

其他测量方法 核谱因子法：为解决 S与 r及 a的相关性问题，通过调节光学模型势参数拟合束缚态最后一个核子轨道半径来选定r和 a。 弹性共振散射法：通过弹性共振散射反应的测量，得到复合核的共振能量、自旋、宇称和能级宽度，从而计算共振俘获反应的天体物理反应率。 镜像核反应法： 6Li(n,)7Li 与 6Li(p,)7Be; 7Be=6Lip 与 7Li=6Lin 谱因子相同 替代法及替代比率法：中重放射性核中子俘获截面

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 9

特洛伊木马方法原理

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 10

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 11

三体反应截面表达式质心系

实验室系

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 12

Post-form DWBA

将 C＋ c 看成 B 的激发态：

散射态波函数，包含有两体反应截面信息

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 13

矩阵元 包含了 C ＋ c A ＋ x 截面信息 为简化 DWBA 矩阵元，其中包含库伦波函数的影响。如不考虑 时，为两体散射形式。

Surface approximation r>R

lAxCcS l

AxCcS

)(lU

可用两体反应 S矩阵元表示三体反应 T矩阵元

)(lU

lAxCcS

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 14

平面波冲量近似 PWIA• 用平面波代替扭曲波• 三体反应截面• 运动学因子：• b 在 a 中动量分布 振幅 两体木马截面

)()( BbAa

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 15

木马积分：

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 16

木马积分的简化近似当 kAx 0 时

Zl(x) = xJl(x) 是 Riccati-Bessel 函数，对每个分波有：穿透因子

补偿库伦位垒的影响

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 17

三体反应与两体反应截面之间的关系

满足准自由反应的运动学条件：

准自由反应能量与入射能量的关系

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 18

准自由反应事件的挑选• 三体反应 Q 值

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 19

准自由粒子动量分布

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 20

木马（三体）反应入射粒子能量与准自由（两体）反应能量

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 21

检验实验

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 22

轻核素核反应网络-9Be的产生和破坏

9 6,Be p Li

9 8,Be p d Be

9 10,Be p B

(Q=2.13MeV)

(Q=0.56MeV)

(Q=6.59MeV)

9Be ＋ p 6Li + 2H ＋ 9Be 6Li + + n

Phys. Rev C78,035805 (2008), Qun-Gang Wen,Cheng-Bo Li,Shu-Hua Zhou et al.

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 23

实验布局

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 24

束流： 22.35 MeV 9Be2+ 10-30 nA

靶： CD2 1mm 宽， 156g/cm2 厚

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 25

末态的 3 个粒子之间的相对动能有线性关系E2-3=E1-23 + const. 作为 3 体反应选取标准

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 26

选取反应 Q值在 0.1 附近的事件为 3体反应事件

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 27

准自由反应与级联衰变的过程

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 28

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 29

中间态 7Li的共振峰

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 30

中间态 10B的共振峰

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 31

假定中间过程 9Be ＋ 2H 9Be+p+n

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 32

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 33

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 34

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 35

S(0)=23.5 1.6 MeVb

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 36

谢 谢 ！

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 37

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 38

第九届粒子物理会议 乌兰浩特 39