Determination of the Astrophysical S(E) Factors or Rates for Radiative Capture Reaction with One Nucleon Transfer Reaction

The radiative capture reaction plays an important role in nuclear astrophysics. We have indirectly measured the astrophysical S(E) factors for some proton capture reactions and reaction rates for several neutron capture reactions with one nucleon transfer reactions at HI-13 tandem accelerator in recent years. Some of them are compiled into IAEA EXFOR database and JINA REACLIB project, and used in the network calculations of Big Bang nucleosynthesis and type-I X-ray bursts.     

Nuclear Astrophysics Experiments in Collaboration with Ruhr University

This paper reports on two nuclear astrophysics experiments performed in collaboration with Ruhr University. In a 12C+ 12C fusion reaction, the 12C(12C, α) 20Ne and 12C( 12C, p) 23Na reactions were studied in the energy range of E = 2.10 MeV to 4.75 MeV using γ-ray spectroscopy. The deduced astrophysical S(E) factor exhibited a new, strong resonance at E = 2.14 MeV, which lay at the high-energy tail of the Gamow peak. The resonance increased the reaction rate of the α-channel by a factor of five near T = 8 × 10~8K. The electron screening in d(d, p)t was studied for a series of deuterated metal, insulator and semiconductor targets. Compared with the measurements performed with a gaseous D2 target, a large effect was observed in most metals, while a comparatively small effect was found in the insulators and semiconductors. Subsequently the temperature dependence of the electron screening in the d(d, p)t reaction was studied for the deuterated metals Pt and Co. Enhanced electron screening decreased with increasing tempera-ture. These data represent the first observations of the temperature dependence of a nuclear cross section.     

基于塑料闪烁探测器的飞行时间系统

北京HI-13串列加速器的次级放射性核束装置上,为有效鉴别、监督次级束并确定其能量,建立了一套基于塑料闪烁探测器的飞行时间系统。结合次级束共振散射反应1H(¹⁷F,p)¹⁷F的厚靶实验,对该套飞行时间系统予以描述,并对其性能进行讨论。     

10C次级束的产生

在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器次级束流线上通过¹H(¹⁰B，¹⁰C)n反应产生了能量为(55.9±0.9)MeV的¹⁰C放射性次级束。经过磁刚度和速度选择，准直后的¹⁰C束流纯度达到90%以上，强度约为6s^-1•pnA^-1。     

^13N（p，γ）^140天体物理反应率

在恒星演化的过程中，CNO反应链是其能量的重要来源之一。当温度高于10^8K时，高温CNO反应链会取代CNO反应链，成为主要反应。高温链中入射道包含放射性核的重要反应有^13N（p，γ）^14O，^17F（p，γ）^18Ne，^18F（p，α）^15O和^18F（p，γ）^19Ne等。     

40 次级束共振散射反应的厚靶实验方法

天体环境下的爆发性氢燃烧过程涉及大量不稳定核。作为天体物理模型的关键输入量，其反应率对于反应网络计算关系重大。在天体温度相对应的能量区间，氢燃烧主要以质子辐射俘获的方式，即A（p，γ）B反应进行。反应率主要由布居末态核基态的直接俘获和阈附近能级的共振俘获过程决定。直接测量（p，γ）反应通常需要高流强、低能量（0．5～1．0MeV／u）的放射性核束和无窗氢气体靶，在现有技术条件下难度较大。     

49 弹性共振散射反应的厚靶实验设计

次级束弹性共振散射反应的厚靶实验方法目前在国际上颇受重视。此方法使用较厚的固体反应靶，如H（CH2）n等，使束流的能量全部损失在靶中，在反应靶的下游测量共振散射反应出射的质子。经反应运动学和能量损失修正，可得到较大能量范围内弹性共振反应的激发函数。通过对质子能谱进行拟合，进一步导出共振态的能量、自旋宇称和发射质子的分宽度等共振量子数。此方法的优点是可以用一个能量点的、流强相对较弱的放射性束，一次测量较大能量范围内共振散射反应的激发函数。     

硼-11质子辐射俘获反应的实验研究

在大爆炸原初核合成(Big Bang Nucleosynthesis,BBN)反应网络中,11B(p,γ)12C反应是合成12C核素的最主要反应之一,对该反应进行精确测量有重要意义。由于库仑势垒的作用,天体物理感兴趣的低能区11B(p,γ)12C反应截面极低,直接测量比较困难,一般可以采用谱因子方法进行间接测量。实验使用HI-13串列加速器Q3D磁谱仪和二维位置灵敏半导体探测器(Two-dimensional Position Sensitive Silicon Detector,2D-PSSD),测量了12C(11B,12C)11B弹性转移反应的角分布,并利用扭曲波波恩近似(Distorted wave Born approximation,DWBA)理论对实验角分布进行分析,得到了12C的质子谱因子,进而根据辐射俘获理论得到了11B(p,γ)12C直接辐射俘获反应的天体物理S(E)因子及反应率。     

用厚靶方法研究17F＋p弹性共振散射

HI-13串列加速器上的次级束装置自建成以来己产生了从6He到18F等的多种次级束，其中，13N和17F次级束是流强最大的。为开展次级束引起的弹性共振散射的厚靶实验研究，建立了包含双面硅条探测器（DSSSD）和1mm厚硅探测器的轻粒子△E—E组合，并用他C＋p弹性共振散射进行了验证。     

低本底高分辨测量技术在16N衰变的出射α粒子测量中的应用

¹⁶N的β延迟α衰变能谱在Ec.m.≈12 MeV处有一低能峰,该α峰的形状和高度可用于约束12C(α,γ)16O反应截面的E1部分,对其进行测量具有重要意义。本工作尝试采用重离子注入法对其进行测量,在兰州重离子加速器国家实验室RIBLL1放射性束流线上产生了16N放射性束流并将其注入到双面硅微条探测器(DSSD)中,利用DSSD对其β延迟α能谱进行了测量。通过选用薄的DSSD探测器、DSSD正反面能量符合关系以及DSSD点火数约束等方法,显著减小了16N衰变产生的电子对α能谱测量的干扰,将α能谱的测量阈值降低到800 keV左右,成功观测到了Ec.m.≈12 MeV处的低能峰。该方法为间接研究12C(α,γ)16O反应率开辟了一条新的实验方法。