中国科学院 大质量恒星中的60Fe核合成
信用:李玉田 中国科学院现代物理研究所(IMP)的研究人员及其合作者最近在研究59Fe的恒星β衰变率方面取得了很大进展，这是朝着理解大质量恒星中60Fe核合成迈出的重要一步
该结果发表在4月12日的《物理评论快报》上
放射性核素60Fe在核天体物理学研究中起着重要作用
它是在大质量恒星中由58Fe稳定核上的连续中子捕获合成的，在恒星演化的后期，通过一颗核心坍缩超新星被喷射到太空中
空间γ射线探测器已经探测到与60Fe衰变有关的特征γ线
通过将60Fe的γ射线通量与26Al的γ射线通量进行比较，研究人员应该能够获得关于核合成和恒星模型的重要信息。26Al与60Fe有着相似的起源
然而，由于恒星模型和核数据输入的不确定性，观测到的γ射线通量比26Al/60Fe与理论预测不符
59Fe的恒星β衰变率是核数据输入中最大的不确定性之一
在大质量恒星中60Fe的核合成过程中，59Fe可以捕获一个中子产生60Fe，或者β衰变为59Co
因此，59Fe的恒星β衰变率对60Fe的产率至关重要
18太阳质量恒星中的60Fe产率
蓝线(LMP)是基于先前衰变率的计算，红线(目前的工作)是基于新的测量
信用:实体审查信 虽然59Fe的衰变率已经在实验室中精确地测量过了，但是由于其激发态的贡献，它的衰变率在恒星环境中可能会显著提高
然而，从激发态直接测量β衰变率是非常具有挑战性的，因为人们必须创造一个高温环境，就像在恒星中一样，以保持59Fe原子核处于激发态
为了解决这个问题，国际物理研究所的研究人员提出了一种测量59Fe恒星β衰变率的新方法
“核电荷交换反应是一种间接的测量方法，它提供了决定衰变率的关键核结构信息
”IMP的研究员高说
研究人员在密歇根州立大学的耦合回旋加速器设施中进行了实验
在实验中，用回旋加速器产生的次级三重粒子束轰击59Co靶
然后用S800光谱仪和GRETINA射线检测阵列检测反应产物3He粒子和γ射线
利用这些信息，确定了59Fe激发态的β衰变率
因此，这一测量消除了预测60Fe产量的主要核不确定性之一
通过将使用新衰变率数据的恒星模型计算与以前的计算进行比较，研究人员发现，对于一颗18太阳质量的恒星，使用新数据时，60Fe的产量减少了40%
结果表明，理论预测和观测值之间的26Al/60Fe比值的差异减小了
“这是朝着了解大质量恒星中60Fe核合成迈出的重要一步，它将为未来的天体物理模拟提供更坚实的基础，”高的合作者李宽昂说
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