^<12>C(α,γ)^<16>O反応の精密測定と恒星内元素合成

精确测量^<12>C(α,γ)^<16>O反应和星内核合成

• 批准号: 07740208
• 负责人: 嶋 達志
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07740208/
• 关键词: 天体核物理学; 元素合成; ヘリウム燃焼; ^<12>C(α,γ)^<16>O反応

^<12>C(α,γ)^<16>O反応は、恒星のヘリウム燃焼期におけるエネルギー源および^<16>O以上の元素合成を支配する最も重要な天体核反応である。ところが、これまでに世界中のグループが求めた反応断面積の測定値には2〜3倍の食い違いがあり、天体核物理学上の重大な問題となっている。そこで我々東工大グループは、この反応断面積を正確に測定するため、以下の経過に従って本研究を進めた。1)実験に適した^<12>C標的を選定するため、炭素(グラファイト)製のブロック、薄膜、凝集粉末に加速器からのビームを照射し、耐久性を調べた。この結果、ブロックが最も優れた強度を持ち、標的として適していることが判明した。2)実際の測定の際には、炭素標的中の^<13>Cによる(α,γ)反応からの高エネルギー中性子が最も重大なバックグラウンドを発生することが予想されたため、^<13>C(d, n)^<14>N反応を用いて同程度のエネルギーを持つ中性子をより大量に発生させ、効果的な遮蔽方法を検討した。その結果、通常中性子の減速・遮蔽に用いられるポリエチレン、パラフィン等の水素含有物だけでは不十分で、鉛、タングステン、銅などの重元素による非弾性散乱で効率的に減速させる必要があることがわかった。3)1),2)で得た知見を活かし、α粒子ビームとγ線測定用大型NaI検出器を用いて^<12>C(α,γ)^<16>O反応断面積の測定を試み、重心系エネルギー1.4MeVにおける暫定値として800pbという結果を得た。これにより、我々の実験方法および実験装置が、将来予定している精密測定において十分な能力を持っていることが確認された。以上の成果をもとに、検出器、中性子遮蔽を最適化し、本測定をおこなう予定である。

^<12> c（α，γ） ^<16> o反应是在恒星的氦燃烧期间控制能源和元素合成的最重要的天体核反应。但是，由全球群体确定的反应横截面区域的测量是差异的2-3倍，在天文核物理学中造成了严重的问题。因此，我们，东京科技集团根据以下程序进行了这项研究，以便准确测量该反应的横截面区域。 1）为了为实验选择合适的 ^<12> c靶标的，用来自加速器的梁辐射碳（石墨）块，薄膜和聚集的粉末，以研究耐用性。这表明该块具有最佳的强度，并且适合作为目标。 2）在实际测量中，预计碳靶中（α，γ）反应的高能中子会产生最重要的背景，因此我们使用了 ^<13> C（d，n） ^<14> n的反应来产生更多的中性反应，并研究了有效的屏蔽方法。结果，发现通常用于缓慢和屏蔽中子的聚乙烯和石蜡等氢含量不够，并且有必要通过由铅，钨和铜等重元素引起的非弹性散射有效地减速。使用3）和2）获得的发现，我们尝试使用α-粒子束和大型NAI检测器测量 ^<12> C（α，γ） ^<16> O的横截面面积，以测量伽马射线，并获得1.4 meV的重力能量的临时值为800 pb。这证实了我们的实验方法和设备在将来计划的精确测量中足够能力。基于上述结果，我们计划优化检测器和中子屏蔽并进行此测量。