O-19(n,g)O-20天体物理反应率间接测量

O-19(n,g)O-20反应在II型超新星r-过程的种子核产生过程中具有重要意义，其天体物理反应率目前没有任何相关实验数据。 由于O-19寿命很短，不能制靶，实验上无法对O-19(n,g)O-20反应进行直接测量。本项目计划利用间接测量方法对其进行研究，在北京HI-13串列加速器次级束流线上，利用O-19放射性次级束轰击氘化聚乙烯靶，通过逆运动学测量O-19(d,p)O-20反应角分布，将实验结果和DWBA理论计算进行比较导出O-20的中子谱因子，结合辐射俘获模型理论计算出O-19(n,g)O-20的天体物理反应率，为r-过程网络计算提供可靠数据。本实验的束流申请已获得串列加速器束流评审委员会批准。

本项目原计划通过间接方法测量19O(n,gamma)20O的天体物理反应率，但在实验准备期间，美国阿贡国家实验室已完成了类似的工作并发表了结果。因此本项目调整了研究内容，改为研究核天体物理重要反应18O(n, gamma)19O的反应率。在大爆炸核合成非标准模型中，18O(n,gamma)19O具有非常重要的作用，其反应率大小决定着核合成是否能通向更高质量核区。在大质量红巨星和AGB星的氦燃烧中，18O(n,gamma)19O是中子源的毒药反应之一，其反应率大小将影响s-过程的中子通量。目前不同方法给出的18O(n,gamma)19O反应截面差别较大，例如对于直接辐射俘获到19O第一激发态过程，间接方法和直接测量给出的结果差别高达180倍，不利于得到高精度的反应率数据，因此对18O(n,gamma)19O反应截面进行研究是十分必要的。本项目通过谱因子间接方法对18O(n,gamma)19O的反应率进行了研究，在北京HI-13串列加速器Q3D磁谱仪上，完成了对18O(7Li,6Li)19O布居19O基态、第一、第二激发态的反应角分布的测量，同时通过测量7Li+18O和6Li+18O的弹性散射角分布拟合出了18O(7Li,6Li)19O反应入射道和出射道的光学势参数。将光学势用于DWBA理论计算并将结果和实验数据进行比较，得到了19O基态、第一、第二激发态的中子谱因子，其中第一激发态谱因子是现有数据的4倍左右。将谱因子数据代入到辐射俘获理论计算得到了18O(n,gamma)19O的直接过程截面。本工作得到与现有的计算结果基本符合，并将19O第一激发态的与直接测量之间的差距减小到20倍。根据本工作得到的直接过程截面和现有的共振截面数据，最终得到了18O(n,gamma)19O的天体物理反应率。