北航新闻网7月12日电（通讯员 刘锐）近日，物理学院核物理实验团队在《The Astrophysical Journal》期刊在线发表了题目为“Measurements of 160Dy(p,γ) at Energies Relevant for the Astrophysical γ Process”的论文。博士生程浩为第一作者，孙保华教授、竺礼华教授、郑云研究员为通讯作者。论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac00b1。

现代的科学研究发现，恒星产生了构成生命的主要元素，如碳和氧等，但是比铁更重的元素（即超铁元素），如金、铂、铀等，却无法在恒星内部产生。由于原子核物理实验与天文观测技术的限制，超铁元素的起源仍有许多不确定性，尤其是对质量数为70～200范围内30多个低丰度的富质子原子核(p核)的来源了解甚少。虽然这些p核的丰度(即它们占宇宙中总原子数的比例)很小，研究它们的起源是探索宇宙演化中不可或缺的一个重要环节。

当前研究认为p原子核主要通过γ过程来产生。这个核合成过程发生的典型温度约为20-30亿度，可能的天文场所包括II型超新星的富氧-/氖层以及Ia型超新星。γ过程涉及约2000个不稳定原子核，上万个光解核反应，实验测量难度大，绝大多数的核反应不得不借助统计理论模型来预测。

近年来，北航团队关注了A=160质量区关键p核（镝-156，镝-158和镝-160）的实验截面测量。镝元素有7个天然同位素，开展质子俘获测量时，相邻同位素的(p, γ）和(p, n）反应道产物相同，导致无法提取分截面。为此，团队选用了两种不同丰度的镝同位素靶，首次成功得到了镝同位素上的质子俘获反应截面。

实验在中国原子能科学研究院2×1.7MeV及H1-13的串列加速器装置上完成。团队设计了具有法拉第筒功能的真空靶室，发展了实时亚微安级束流强度的采样方法，在低本底屏蔽系统中，通过高精度测量目标产物核的特征伽马射线，首次提取了3.4~7.0 MeV能量下160Dy(p, γ)161Ho、161Dy(p, n)161Ho的反应截面。该实验结果对核反应统计模型提供了强有力的约束；计算了天体条件下161Ho(γ, p)160Dy光解反应率，发现其与核合成计算中常用反应率的差异可达1-2个数量级。详细的核合成模拟表明，此截面测量精度足以用于开展γ过程的模拟计算。

本工作得到了国家自然基金委大科学装置联合基金、优青、国家重点研发计划等项目的支持。

（审核：李广超）

编辑：邸白鹭