用于锦屏深地核天体物理研究的强流加速装置的设计与试验进展

对揭示元素形成及天体起源具有重要作用的关键低能核反应由于反应截面较小，同时受宇生高能射线影响，在地面环境难以进行直接测量。在极低本底的深地环境中，利用强流离子加速器打靶，进一步提高关心核反应的发生率，就可在地球开展接近伽莫夫能区低能核反应截面直接测量。锦屏深地实验室（CJPL）具有优越的地理环境，可有效屏蔽宇生高能射线。依托CJPL的有利条件，中国原子能科学研究院正在开展核天体物理关注能区核反应直接测量的研究。作为开展实验研究的必要条件，一台低能强流加速装置也在建设当中。该加速装置可产生低能强流的质子束和氦束，最高加速电压400 kV，设计最大束流强度10 mA。本文介绍了用于锦屏深地核天体物理实验（JUNA）的强流加速装置的基本情况，包括加速装置的物理要求、布局及主要设计考虑、束流光学及地面试验进展等。     

Determination of the Astrophysically Relevant ~6Li(n,γ)~7Li Cross Sections from the ~7Li(~6Li,~7Li)~6Li Elastic-Transfer Reaction

Angular distributions for the ~7(Li)(~6(Li),~7(Li))~6(Li) Li elastic-transfer reaction have been measured with the Q3D magnetic spectrograph at the HI-13 tandem accelerator of Beijing, China. The neutron spectroscopic factors of 7Li are derived by comparing the calculated differential cross sections, which are obtained through the distorted-wave Born approximation (DWBA) calculation, to the experimental data. And these spectroscopic factors are then used to deduce the direct capture cross sections in 6Li(n,γ)7 Li at energies of astrophysical relevance.     

锦屏深地核天体物理实验(JUNA)进展

锦屏深地核天体物理实验（JUNA）项目将利用中国锦屏深地实验室（CJPL）的良好条件，在天体物理伽莫夫能量窗口开展核天体关键反应²⁵Mg(p，γ)²⁶Al、¹⁹F(p，α)¹⁶O、¹³C(α,n)¹⁶O和¹²C(α,γ)¹⁶O的直接测量。目前已成功完成400 kV强流加速器和ECR离子源的研发，获得了400 keV、10 mA的质子束流和一价氦离子束流及800 keV、2 mA二价氦离子束流。大功率固体靶的研制及实验数据获取系统的建立也已成功完成。超低本底快中子探测器、4π BGO探测器阵列以及大立体角带电粒子探测器阵列已研制组装完成，并测量了地面和锦屏地下实验室的本底水平。总体来说，JUNA项目整体进展顺利，完成了中期设立的目标并通过了基金委评估（A级）和国际评估。     

天体物理重要反应13N(p,γ)14O的实验研究

¹³N(p,γ)¹⁴O是高温CNO循环中的关键反应，对恒星能量产生机制及其演化的研究具有重要意义。利用北京HI-13串列加速器次级束流线产生的13N放射性束测量了质心系能量为8.9MeV的¹³N(d,n)¹⁴O反应的角分布，导出了¹⁴O基态渐进归一化系数（ANC）为(29.4±5.3)fm^-1。此外，使用镜像核的电荷对称性，通过分析¹³C(d,p)¹⁴C反应的角分布，导出了与实验一致的¹⁴O基态质子ANC。使用最新开发出的R矩阵程序，导出¹³N(p,γ)¹⁴O反应在高温CNO循环中的天体物理S因子和反应率。将此数据代入核天体物理反应的网络程序进行计算，结果表明，新星中CNO循环产生的能量比原有的结果多5%，这可能会对新星的演化有一定的影响。     

22Na次级束的产生与应用

在日本东京大学核研究中心的放射性离子束分离器上,利用逆运动学反应¹H(²²Ne,²²Na)n产生了²²Na次级束。经分离器电磁系统的分离提纯后,获得了能量为（78.3±1.0） MeV的²²Na次级束。实验靶站处次级束的强度达2.5×10⁵ s^-1,其中²²Na的纯度好于90%。²²Na次级束已应用于与核天体物理Ne丰度异常问题相关的²²Na+α共振散射实验研究。     

恒星中子源~(13)C(α,n)~(16)O反应的研究

13 C(α,n)16 O是渐进巨星支(AGB)星中慢速中子俘获(s)过程的主中子源反应,而17 O 6.356 MeV1/2+阈下共振对13 C(α,n)16 O反应影响很大。本文使用HI-13串列加速器和Q3D磁谱仪,首次测量了13C(11B,7Li)17 O转移反应角分布,确定了影响13C(α,n)16 O反应最关键、最不确定的17 O(Ex=6.356MeV)阈下共振态的α宽度,从而得出天体物理能区13 C(α,n)16 O反应的天体物理S因子和反应率,澄清了国际上已有S因子数据间高达25倍的巨大分歧。AGB星s过程核合成网络计算表明:新反应率数据导致恒星中铅的丰度增加了25%。     

~6Li第二激发态中子质子晕结构的首次实验证实

利用北京HI 13串列加速器次级束流线产生的能量为4.17AMeV的6He束对电荷交换反应1H(6He,6Li)n的角分布进行了逆运动学的测量。实验结果与微观计算的比较表明:6Li第二激发态和6He的基态都具有晕结构。本工作首次证实了K.Arai等1995年提出的6Li第二激发态具有中子 质子晕结构的理论预言。     

基于塑料闪烁探测器的飞行时间系统

为有效鉴别、监督在北京HI-13串列加速器的次级放射性核束装置上的次级束并确定其能量，研制并建立了一套基于塑料闪烁探测器的飞行时间系统。本工作结合^1H（^17F，p）^17F的厚靶实验对新建立的飞行时间系统进行测试。     

11C(d,n)12N反应角分布的测量和虚衰变12N →11C+p渐近归一化系数的确定

利用HI 13串列加速器次级束流线产生的11C束测量了质心系能量为9.8 MeV的11C(d,n)12N反应的角分布。通过改变DWUCK4程序中径向积分的下限,验证了该反应的周边性。比较了实验结果与扭曲波玻恩近似(DWBA)计算,得出虚衰变12 N→11 C p的渐近归一化系数(ANC)平方为(2.86±0.91) fm-1。结果表明:直接俘获对11C(p,γ)12N反应有重要贡献。     

Indirect Measurement of Astrophysical ~(13)C(α,n)~(16)O S-Factors

The 13C(α,n)16O reaction is believed to be the main neutron source reaction for the s-process in asymptotic giant branch (AGB) stars. The astrophysical S-factors of this reaction have been determined based on an evaluation of the α spectroscopic factor of the 1/2+ subthreshold state in 17O (Ex=6.356 MeV) by using the 13C(11B,7Li)17O α transfer reaction. Our result confirms that the 1/2+ subthreshold resonance is dominant for the 13C(α,n)16O reaction at low energies of astrophysical interest.