近日，中國科學院近代物理研究所高功率靶室研究團隊在鑭系核素鐠-141光中子反應截面與熱核反應率高精度測量研究中取得新進展。研究成果以“Direct determination of the astrophysical reaction rate of ¹⁴¹Pr(γ,n)¹⁴⁰Pr at the SSRF-SLEGS”為題發(fā)表在《天文學與天體物理學》（Astronomy & Astrophysics）上。

研究團隊依托上海同步輻射光源（SSRF）的激光伽馬光束線站（SLEGS），基于環(huán)比中子方法，應用4π平坦效率的³He中子探測器陣列（FED），在9.5MeV至17 MeV能區(qū)內(nèi)開展了¹⁴¹Pr(γ,n)反應截面的直接高精度測量?；趯嶒灚@得的截面數(shù)據(jù)，團隊給出了天體物理p-過程關(guān)鍵溫度點T₉=2.5處，以及0.2≤T₉≤10范圍內(nèi)的¹⁴¹Pr(γ,n)的光核反應率推薦值。SLEGS線站截面測量中寬廣的能區(qū)覆蓋以及高精度的截面測量能力，確保了¹⁴¹Pr(γ,n)天體物理反應率的準確性。該工作為天體物理p-核^136,138Ce的核合成研究、基于裂變產(chǎn)物¹⁴¹Pr的熱堆和快堆核燃料燃耗監(jiān)測，以及電子加速器通過¹⁴¹Pr(γ,n)反應制備醫(yī)用同位素¹⁴⁰Pr提供了關(guān)鍵的核物理輸入量與反應截面數(shù)據(jù)。

天體物理中的p-過程，是通過光核反應與少量質(zhì)子俘獲反應將預先由s-/r-過程形成的種子核，向著偏離穩(wěn)定線的富質(zhì)子區(qū)演化，最終形成約35種低豐度、缺中子穩(wěn)定p-核的一系列核反應網(wǎng)絡。核心坍縮的超新星激波加熱區(qū)與Ia型超新星的富氧/氖層是p-過程主要的產(chǎn)生場所，通常的反應溫度高達2.5×10⁹ K（T₉=2.5）。由于在恒星或超新星遺跡中缺乏直接的天文觀測證據(jù)，目前p-核的核合成過程主要依賴理論模型進行研究，研究的不確定性主要源于核反應網(wǎng)絡中的光核反應速率等關(guān)鍵核物理輸入量。

本工作由中國科學院近代物理研究所、中國科學院上海高等研究院、中山大學、南華大學、復旦大學與華東師范大學共同完成。論文第一作者為近代物理所與中山大學聯(lián)合培養(yǎng)的碩士研究生胡竣恒，通訊作者為近代物理所安振東研究員以及上海高等研究院的郝子銳與范功濤研究員。該研究工作得到了中國科學院青年人才項目、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202558418

圖：SLEGS線站光核反應實驗布局以及¹⁴¹Pr（γ,n）反應率的綜合比較

（高功率靶室???供稿）