恒星如何锻造重元素？尖端核实验揭示的新天体物理过程

最近的核天体物理学研究引入了"中间i过程"，这是恒星中合成镧等重元素的关键反应途径。通过在阿贡国家实验室等领先设施进行的实验，科学家们正在完善我们对这一过程的理解，并提出白矮星可能是这些核反应的发生地。

对恒星核合成的新认识揭示了"中间i过程"是形成重元素的关键机制，实验表明白矮星可能是这些反应的主要场所。 资料来源：NASA/CXC/M. 魏斯

恒星中重元素的合成仍然是核天体物理学的核心难题。 科学家们最近提出了一种新的恒星机制--中间"i"过程，以解释新的天文发现。 精确的核数据对于确定 i 过程的恒星位置至关重要。 最近对产生镧的关键核反应的测量结果证实，i 过程可以合理地解释这些天文观测结果，验证了所提出的这一过程的条件。

新的测量结果有助于为 i 过程的条件设定限制。 目前，科学家们对这一过程导致多少重元素合成的了解十分有限。 最近的研究结果以及未来的测量结果有助于更准确地了解核合成过程。 这样的研究将帮助科学家最终解答恒星中元素是如何形成的。

一个快速吸积白矮星的模拟图，显示了中间（i）过程的拟议地点和 Summing NaI（SuN）探测器。 该研究对 139Ba+n 反应进行了研究，该反应受 140Cs 向 140Ba 的β衰变的制约。 资料来源：稀有同位素光束设施

所谓的"中间过程"或"i-过程"是科学家们为解释最近的天文观测结果而提出的一种新的核合成过程。 现在，美国能源部（DOE）科学办公室用户设施--稀有同位素光束设施（FRIB）的科学家们展示了对核反应的测量结果，该结果有助于制约i过程的天体物理条件。

该实验是在阿贡串联加速器系统（ATLAS）进行的，该系统是位于阿贡国家实验室的能源部粒子加速器用户设施。 实验使用了由 ATLAS 的 CARIBU 设施产生的光束，使用的主要设备是密歇根州立大学开发的 FRIB SuN 探测器。

研究发现，镧元素的观测结果与钡和铕等其他元素的观测结果相结合，对i过程的条件非常敏感。 然而，由于核物理存在很大的不确定性，研究人员无法描述精确的条件，也无法确定 i 过程的位置。

为了帮助解决这些不确定性，特别是镧的产生，研究人员研究了钡-139原子核在恒星环境中捕获中子的能力。 有了新的约束条件，科学家们可以确认i过程所需的中子密度。 他们还可以确认快速吸积白矮星是i过程的可行场所。

编译自/scitechdaily