科研人员揭示原子核新质量对X射线暴影响

科技工作者之家 2020-03-12

来源:中科院近代物理所

X射线暴是由一颗中子星和一颗伴星(通常为红巨星)组成的双星系统。处于吸积盘中心的中子星,不断吸积红巨星表面的富氢物质,使其缠裹在中子星的表面。wt_a52332020013021042_248ec3.jpg图 天体X射线暴的艺术图随着吸积过程的持续进行,累积在中子星表面气体物质的压强、温度、密度不断升高。当温度和密度达到临界条件时,就会触发失控的热核燃烧,发生快质子俘获过程(rp-过程),如下图中的橘色箭头所示。在10秒左右的时间内释放出的能量,能够致使X射线亮度迅速升高至峰值,即所谓的X射线暴。wt_a72332020031021042_25e81c.jpg图 快质子俘获过程示意简图I型X射线暴是银河系最常见的热核爆炸事件。作为驱动X射线暴发生的关键核合成过程之一,快质子俘获过程近半个世纪来一直是核天体物理研究的前沿热点。原子核质量作为rp-过程计算的关键核参数之一,其精度对理解X射线暴具有重要的意义。近日,基于RIBLL测量的27P27S原子核新质量对X射线暴影响的研究取得重要进展,相关内容发表在Physics Letters B上。这项研究工作由中国原子能科学研究院、中科院近代物理研究所、香港大学科研人员共同主导,联合国内外23家科研单位合作完成。兰州重离子国家实验室的优秀用户——中国原子能科学研究院核反应组的科研人员基于RIBLL1实验终端,精确测定了27P27S的质量过剩分别为-659(9) keV和17678(77) keV。相对于2016原子质量评估(AME2016)推荐值,新测得的27P质量增加了63 keV, 且精度是当前国际之最。中科院近代物理所核物理中心科研人员联合加拿大维多利亚大学、英国赫尔大学、西班牙加泰罗尼亚理工大学、美国密西根州立大学等国际同行,基于上述由原子能院测量的27P27S原子核新质量,开展天体X射线暴研究。研究发现,采用新的27P质量,能够使X射线暴过程中26Al产额增至采用旧质量值时产额的2.4倍。此外,相对于AME2016旧值,27S新质量的采用使得先前认为27S是等待点核的这个结论不再成立。
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图 X射线暴过程中A= 26, 27核素丰度随时间的演化(上图),采用新数据(见红色实线)和旧数据(见蓝色虚线);采用新旧数据核素产额的比值随时间的变化(下图)。

来源:CASIMP 中科院近代物理所

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