丈量电荷交流反映截面，探索超新星发作之谜

一些大质量恒星演化到最后阶段时，会通过超新星发作的方式竣事自己的生命。超新星发作是宇宙中最高能，同时也是最为神秘的天体运动之一。超新星发作历程中释放的大量能量，足以点亮整个星系。

超新星发作的研究一直吸引着大批科学家们的兴趣。在已往的几十年中，科学家们试图明白这样的天体运动，虽然现在取得了一定希望，但仍有许多未解之谜等候着科学家们去回覆。

超新星发作所形成的蟹状星云

盘算机模拟是科学家们明白超新星发作内在机制的重要工具，从而资助人们揭开它神秘的面纱。在对超新星发作的模拟历程中，电子俘获速率是其中一个很是重要的物理输入量。

以往的研究讲明，在中子数约即是50四周，存在着这样一批丰中子核素：它们对超新星发作历程中的电子俘获速率起着至关重要的作用，从而也决议着电子的数量和超新星发作历程中恒星内部的物质组成身分。此外，原子核的壳层模型结构显示，在该丰中子核区四周，“泡利不相容原理”饰演着重要的角色。

这是因为，原子核通过捕捉电子发生跃迁时，其中的中子已经占据了发生跃迁所将要到达的能态，受“泡利不相容原理”效应的限制，这样的跃迁就无法发生。

然而，科学家们在实验室中却无法直接丈量丰中子核素的电子俘获速率。这是因为，丰中子核素的电子俘获反映是吸能反映。在自然情况下，这样的反映基础无法发生。

那么科学家们怎样才气丈量电子俘获速率，从而资助我们相识超新星发作的秘密呢？

电荷交流反映，为间接丈量丰中子核素的电子俘获速率提供了可能。科学家们发现，在电荷交流反映中，它们的反映截面正比于原子核的跃迁强度，而这些跃迁强度又是正比于电子俘获速率。因此，通过丈量电荷交流反映的反映截面，就可以间接提取电子俘获速率。

在最近一项揭晓于Physical Review C的研究中，来自中国科学院近代物理研究所、美国密歇根州立大学等研究机构的科学家们，就使用这样的方法，在对未知世界的探寻之路上又前进了一步。

科学家们使用(t,3He+γ)电荷交流反映，研究了上述丰中子核素四周的原子核之一——93Nb的电子俘获速率。这项实验在美国密歇根州立大学的超导盘旋加速器国家实验室开展。研究团队使用高精度磁谱仪S800和大型伽马射线探测器GRETINA举行丈量事情。

实验探测装置：大型伽马探测器阵列GRETINA

实验探测装置：高精度磁谱仪S800

研究效果显示，在盘算电子俘获速率时，此前被研究者所广泛使用的由Langanke等人提出的近似公式，并没有很好地处置惩罚“泡利不相容原理”。因此该公式并不能很好地重现研究团队的丈量效果。这说明，该公式并不适用于盘算该丰中子核区的电子俘获速率，特别是在温度和密度较低的星体情况中更是如此。

泉源：中国科学院近代物理研究所