对在星体演化能区中12C+12C熔合反应的实验研究

The uncertainty of the 12C+12C fusion reaction rate greatly limits our understanding to the carbon burning process in stellar environments. In this project, we will study the 12C+12C fusion cross section in the range of Ecm=2-3 MeV with the novel particle-gamma coincidence technique, and the intense 12C beam provided by the newly built high current heavy ion accelerator at the University of Notre Dame.Our result will verify the existence of a suspecious strong resonance at Ecm=2.14 MeV,claimed in a previous experiment. Moreover, we will use the PKU Tandem to study 23Na(p,pγ)23Na(Eγ=440 keV) and 23Na(p,αγ)20Ne(Eγ=1634 keV) to calibrate the stastical model and predict the branching ratio for 12C(12C,α)20Ne and 12C(12C,p)23Na at stellar energies.We will update the 12C+12C reaction rate and investigate the impact of the new rate to the nucleosynthesis during carbon burning.

12C＋12C反应率的误差严重地影响了我们对天体物理环境中碳燃烧过程的理解。我们将利用圣母大学新建的强流重离子加速器提供的12C束流，结合新发展的粒子－伽马符合技术，在Ecm＝２-３MeV能区，对12C+12C的熔合反应展开直接测量。我们的结果将验证以前实验中发现的，位于2.14 MeV的，超强共振的存在。此外，我们还将利用北大的串列加速器研究23Na(p,pγ)23Na(Eγ=440 keV)和23Na(p,αγ)20Ne(Eγ=1634 keV)，并用这些结果来刻度统计模型，预测12C(12C,α)20Ne和12C(12C,p)23Na在有关天体物理环境下的分支比。最终，我们将更新12C＋12C的反应率，并研究新反应率对核合成的影响。

12C＋12C反应率的误差严重地影响了我们对天体物理环境中碳燃烧过程的理解。我们利用圣母大学的加速器首次在天体物理能区直接测量了12C(12C,n)23Mg反应截面；利用罗马尼亚IFIN-HH新建的强流重离子加速器提供的12C束流，结合发展的粒子－伽马符合技术，对12C(12C,pg)和12C(12C,ag)的截面展开直接测量，实验本底灵敏度好于~10 nb；发展了时间投影室，将用于12C(12C,p0)和12C(12C,a0)反应道测量，与粒子-伽玛符合技术形成互补，得到完整的熔合截面；将12C+13C熔合截面测量推进到nb以下，检验了外推模型，建立12C+12C的上限；研究了碳燃烧过程中的59Fe衰变率及其对60Fe产额的影响；项目执行期间，发表PRL，PRC，Science-China等SCI论文3篇，会议论文4篇，培养了2位硕士生，为十几名本科生提供实习，组织核天体物理暑期学校，完成多场科普报告。