22Na+p共振散射的厚靶实验研究

22Na是重要的宇宙伽马射线发射体，在伽马射线天文学上受到广泛关注。不少新星模型预言在新星爆发阶段会合成大量的22Na,因为寿命不长，其衰变所产生的1.275 MeV伽马射线可用作甄别新星和超新星爆发的灵敏探针。.新星环境下摧毁22Na的最重要的反应是22Na(p,g)23Mg,对新星爆发所喷发介质中的22Na的丰度起关键作用。太空伽马射线望远镜对近期银盘上的五个新星观测表明，22Na的上限仅为太阳质量的3.7E-8，与不少模型预言差距较大。造成这一分歧的最大因素可能是22Na(p,g)23Mg反应数据有问题。.为了澄清与22Na(p,g)23Mg反应相关的23Mg共振能级的性质，我们计划在日本东京大学核研究中心的CRIB装置上，利用1H(22Ne,22Na)n反应产生高品质的22Na次级束，开展22Na+p共振散射的厚靶实验研究。此实验的束流申请已获批准，获得了11天的束流时间。

22Na是重要的宇宙伽玛射线发射体，在伽玛射线天文学上受到广泛关注。它有2.6年的半衰期，衰变到22Ne的第一激发态旋即发射1.275MeV的特征伽玛射线。1972年在低密度的碳粒陨石中发现，22Ne的丰度比地球上的比例约高2个数量级，其来源确认是已经灭绝的22Na放射性。新星特别是Ne-型新星爆发会产生大量22Na，其相对较短的半衰期使人们有可能在新星爆发的现场观测到22Na，其1.275MeV特征伽玛射线的通量将对约束新星等天体模型起重要作用。为此，欧洲航天局于2002年发射升空INTEGRAL伽玛射线轨道望远镜，很快在银河系发现了共约2.8个太阳质量的26Al。26Al和22Na同属高温NeNa-MgAl循环，是新星和X-射线爆等天体事件所涉及的快速质子俘获过程的必经之路；但INTEGRAL伽玛射线轨道望远镜迄今未观测到明显的22Na。..在新星所涉及的核合成反应网络中，与22Na丰度相关的四个反应分别是20Ne(p,g)21Na，21Ne(p,g)22Na，21Na(p,g)22Mg，22Na(p,g)23Mg。前三个反应与22Na的产生相关；最后一个反应因直接消灭22Na，其反应率对新星喷发介质中的22Na的丰度非常敏感。因为23Mg是奇A核，其质子分离阈附近的共振能级结构非常复杂，22Na(p,g)23Mg反应的反应率目前的不确定度依然很大。为了研究23Mg质子分离阈上的共振能级，在日本东京大学核研究中心的CRIB次级束流线上，通过1H(22Ne,22Na)n反应产生了高品质的22Na次级束。利用22Na次级束轰击氢气体靶，通过逆运动学厚靶实验方法研究了22Na+p共振散射，得到了Ec.m.= 0.8-1.6 MeV区间22Na(p, p)的激发函数。对实验的激发函数进行R-矩阵拟合分析，导出了复合核23Mg质子分离阈上三条共振能级的共振参数。结合壳模型理论计算，对其中两条s-波共振能级的共振俘获反应率进行了评估。结果发现在温度高于2 GK的天体环境中，本工作确立的两条s-波共振能级使22Na(p, g)23Mg反应的总反应率提高约5%。为了研究23Mg更高激发能级，我们又在中科院兰州近物所的RIBLL次级束流线上产生了更高能量的22Na次级束，采用(CH2)n固体靶实验方案，将22Na+p共振散射的激发函数拓展到4MeV，发现23Mg许多新共振态