| 题名 | 恒星核合成中关键反应12C(α,γ)16O的理论与实验模拟研究 |
| 作者 | 徐毅 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院上海应用物理研究所 |
| 授予地点 | 上海应用物理研究所 |
| 导师 | 马余刚 |
| 关键词 | 12C(α γ)16O 反应率 R矩阵理论 恒星等离子环境 16O(γ α)12C 实验模拟 |
| 其他题名 | Study on the Key Nucleosynthesis Reaction 12C(α,γ)16O: Theory and Experimental Simulation |
| 中文摘要 | 在大质量恒星的演化过程中，12C(α,γ)16O反应率的确定至关重要。因为该反应率决定了恒星中的碳氧丰度，而这个丰度又是后续核反应过程的先决条件，这些后续的核过程对碳氧丰度比非常敏感。 12C(α,γ)16O在恒星环境中发生的温度为0.2*109K，对应的反应的质心系能量为0.3 MeV，该能量下的反应截面很小以至于无法直接测量。到目前为止，小于0.9 MeV下的实验数据仍然没有报道。另一方面，理论方法，如R-矩阵理论等，是获得更低能区截面信息的唯一方法。然而，现有的截面结果和据此计算的反应率彼此之间尚不能很好的符合。 本文的研究目的就是对12C(α,γ)16O反应在低能区的行为给出更好的解释，得到更准确的反应率结果，并进一步提出新的实验方案。因此，我们从理论方法及实验建议和模拟这两方面综合的研究了12C(α,γ)16O反应。 首先，我们用严格的多道、多能级R矩阵理论来综合的分析了所有类型的12C(α,γ)16O和12C(α,α)12C反应的实验数据，得到了一个新的质心系能量为0.3 MeV下的S因子结果：S(300keV )= 165.5 keVb。我们又根据拟合参数进一步确认了在核天体感兴趣能区内的12C(α,γ)16O反应机理。通过拟合参数的敏感度分析，我们发现12C(α,γ)16O反应截面的确定很强烈的依赖于α粒子分宽度的确定，而对γ光子的分宽度不敏感。 然后，在温度范围为0.3*109K-2*109K内，我们根据所有的实验数据直接计算了12C(α,γ)16O的反应率。另一方面，根据R矩阵拟合得到的反应机理信息，我们提出了一个新的反应率解析式。在0.3*109K-2*109K内，用计算得到的反应率来拟合这一新的解析形式，我们得到了各个参数的结果及拟合误差。由于解析式是有物理含义的，我们把根据参数结果把反应率解析式外推到0.05*109K处。在0.2*109K下，我们得到的12C(α,γ)16O反应率是(8.78+/-1.52)*10-15cm3s-1mol-1。通过讨论和比较，我们认为新的12C(α,γ)16O反应率结果是可靠的，并且方法本身也是合理的。 另一方面，由于经典反应率的理论包含了一些近似，我们这里给出了一个综合修正因子。即对Boltzmann因子的修正和对Gamow因子的修正，得到了新的恒星环境下的反应率及其Gamow窗的表达，并给出了物理解释。我们认为这一新的形式更适合恒星环境下的反应率研究。利用新的反应率表达形式，我们计算了恒星环境下12C(α,γ)16O 反应率的上限和下限。并用常用的7参数解析式来拟合了这一结果。在0.2*109K处，12C(α,γ)16O反应率的上下限分别是12.1*10-15cm3s-1mol-1和6.12*10-15cm3s-1mol-1。通过比较，我们发现新的12C(α,γ)16O反应率约束范围包含了绝大多数已有的结果，这证明了新结果的合理性。 由于不存在库仑势垒，在相同的质心系能量下，经估算16O（γ,α）12C 的反应截面是12C(α,γ)16O的100倍左右。因此，我们给出了基于上海激光电子伽玛源(SLEGS)的16O（γ,α）12C反应的实验建议。首先，我们计算了在入射光子是完全极化的情况下，16O（γ,α）12C的角分布和总截面。然后介绍了SLEGS的情况，16O（γ,α）12C实验方案和实验模拟结果。从模拟结果来看，在一个月的束流时间下，我们能测量到的最低质心系能量为0.8 MeV，其实验计数的统计误差为20%-30%。我们把根据实验模拟结果提取的S因子及统计误差与已有的12C(α,γ)16O实验结果作了比较。结果显示了相同的质心系能量下，基于SLEGS的16O（γ,α）12C实验能大大降低统计误差，与12C(α,γ)16O实验相比，能获得更低能区下的实验信息。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-11 |
| 页码 | 124 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/7311]  |
| 专题 | 上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2004-2010年 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 徐毅. 恒星核合成中关键反应12C(α,γ)16O的理论与实验模拟研究[D]. 上海应用物理研究所. 中国科学院上海应用物理研究所. 2009. |
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