硼-11质子辐射俘获反应的实验研究

在大爆炸原初核合成(Big Bang Nucleosynthesis,BBN)反应网络中,11B(p,γ)12C反应是合成12C核素的最主要反应之一,对该反应进行精确测量有重要意义。由于库仑势垒的作用,天体物理感兴趣的低能区11B(p,γ)12C反应截面极低,直接测量比较困难,一般可以采用谱因子方法进行间接测量。实验使用HI-13串列加速器Q3D磁谱仪和二维位置灵敏半导体探测器(Two-dimensional Position Sensitive Silicon Detector,2D-PSSD),测量了12C(11B,12C)11B弹性转移反应的角分布,并利用扭曲波波恩近似(Distorted wave Born approximation,DWBA)理论对实验角分布进行分析,得到了12C的质子谱因子,进而根据辐射俘获理论得到了11B(p,γ)12C直接辐射俘获反应的天体物理S(E)因子及反应率。

^(12)C快中子辐射俘获反应中的共振现象

主要研究中子辐射俘获反应中的共振现象，利用ＤＳＤ模型计算激发能量在５－２５ＭｅＶ能区的１２Ｃ（ｎ，γ０）反应截面与Ｅｎ＝９ＭｅＶ时的角分布．所考虑的反应机制包括复合核俘获、直接和半直接俘获、复弹性和非弹性散射道的辐射俘获．计算表明，矮共振的峰值在激发能量为１３ＭｅＶ处；巨共振的峰值位置在激发能量２１ＭｅＶ处．计算结果与实验符合较好．

辐射俘获反应中门态过程的干涉现象

主要计算中子能量为 5— 2 5MeV12 C(n ,γ)反应截面 ,计算结果表明 ,在Ex=1 3MeV处有矮共振存在 ,同时 ,也计算了质子能量为 8— 3 5MeV12 C(p ,γ)反应截面 .计算表明对应13N激发能量为 1 1 .74MeV和 1 4.0 6MeV处反应截面有谷点存在 .这是因为半直接俘获与门态过程中的共振俘获之间有相消干涉效应 。

天体演化过程中CNO核子辐射俘获反应

C和N核的质子辐射俘获反应对恒星平稳H燃烧阶段的能量产生和元素核合成起重要作用,C,N和O核的中子辐射俘获是原初核合成和AGB星核合成的关键反应,精确测定它们天体物理反应率有重要意义。除13 N(p,γ)14 O和16 N(n,γ)17 N等不稳定核的核子辐射俘获反应外,国际上已完成了其中若干反应的直接测量工作。但12C(p,γ)13 N,13C(p,γ)14 N和15 N(p,γ)16 O等CNO循环关键反应的实验测量还没有达到天体物理感兴趣的能区。13C(n,γ)14C,15 N(n,γ)16 N和18 O(n,γ)19 O等中子辐射俘获反应测量的能量跨度较大,截面仍存在较大的不确定性。介绍了这些反应的研究进展,并讨论了间接测量这些反应的方法和可行性。

核天体反应直接测量中的γ加和谱解析方法

带电粒子辐射俘获反应是核天体物理的主要研究内容之一,对了解恒星核合成过程具有重要意义.由于恒星温度(伽莫夫窗口)下这些反应的截面极小,γ射线产额非常低,实验需要结合高效率的γ加和探测技术进行测量.本文基于贝叶斯理论和相关分析程序,发展了一种对加和型γ探测阵列能谱的解析方法,并利用该方法对锦屏深地核天体物理实验项目测量的实验数据进行分析,验证了该解析方法的有效性,并显著减小了γ加和峰探测效率的误差,进一步提高了γ加和探测技术的测量精度.

高能γ射线标准源

文章介绍γ射线能量大于1.5 MeV标准源的类型及其特性,特别是核反应高能γ射线源。本工作主要研究高能γ射线能量和发射概率的确定及多普勒展宽效应的起因及其对效率校准带来的影响。

FEM地层元素测井仪研制

介绍了FEM地层元素测井仪的研制与设计。采用BGO晶体探测器,相较于传统的NaI(Tl)探测器,较大地提高了对伽马射线的探测效率。为了消除仪器自身材料产生的俘获伽马本底,在仪器外表面加了一定厚度的硼套;重点分析了采集控制电路的设计及流程,以及元素标准谱的制作方法、解谱方法和氧化物闭合模型。对FEM地层元素测井仪进行了模型井和现场测井试验,试验结果证实了在不同岩性地区FEM测井曲线均能较好地反映地层岩性特征。

FEM地层元素测井仪

FEM地层元素测井仪采用BGO晶体探测器,相较于传统的NaI(Tl)探测器,大幅提高了对伽马射线的探测效率。为了消除仪器自身材料产生的俘获伽马本底,在仪器外表面加了一定厚度的硼套。文章介绍了采集控制电路的设计和流程,元素标准谱的制作方法、解谱方法和氧化物闭合模型。对FEM地层元素测井仪进行了模型井和现场测井试验,结果证实在不同岩性地区FEM地层元素测井曲线均能较好地反映地层岩性特征。

天体环境中关键核过程研究

核天体物理是原子核物理与天体物理融合形成的前沿交叉学科,主要目标是研究天体环境中的核过程,进而理解宇宙中化学元素的起源、星体演化和爆发性天体事件。本项目基于兰州重离子加速器研究装置(HIRFL),发展先进的实验技术和方法,结合国内外其他装置,针对以上核过程,精确测量关键核素的质量、衰变寿命和反应率,确定热碳氮氧循环(HCNO)突破、快质子俘获(rp)、中微子—质子(νp)、中子俘获等过程的核反应路径,理解宇宙中星体能量产生和元素起源。