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科技日報記者 頡滿斌
12月5日，記者從中國科學院近代物理研究所獲悉，該所科研團隊對質子滴線原子核磷-26和硫-27的質量進行了精確測量，確定了相關熱核反應速率，為深入理解X射線暴機制及其中的元素合成過程提供了關鍵數據。相關結果發表在《天體物理學雜志》上。
I型X射線暴是銀河系中頻繁發生的熱核爆炸現象，主要出現在由中子星和伴星組成的低質量X射線雙星系統中。其能量來源于中子星表面氫氦物質的熱核不穩定燃燒，其本質是一系列快速的質子俘獲反應（rp過程）。在該過程中，原子核快速捕獲質子，形成更重的元素，其反應的速率與相關原子核的質量密切相關。
由于rp過程涉及到大量位于質子滴線附近的原子核，而這些原子核通常壽命較短、質量數據未知或精度不足，給精確計算核反應路徑帶來了極大的挑戰和不確定性。在缺中子的磷和硫同位素中，由于磷-26和硫-27的質量數據精度較低，26P(p,γ)27S 的反應速率及其在 rp 過程核反應流中所占的比重一直存在爭議。
依托蘭州重離子加速器冷卻儲存環，研究團隊利用磁剛度識別等時性質譜術，直接測定了磷-26和硫-27的精確質量，由此得到硫-27的質子分離能比此前高129-267keV，精度也較此前提高了八倍。
利用新的質量數據，研究團隊發現在X射線暴環境條件下，更新后的26P(p,γ)27S 反應速率在0.4–2吉開爾文溫度范圍內顯著增強，最高可提升至此前數據的五倍。同時，逆反應速率的不確定性也大大降低。分析表明，新的反應速率提高了硫-27與磷-26的豐度比，核反應流向硫-27的效率更高。
這項研究消除了X射線暴中磷硫區域核合成路徑的不確定性，對于深入理解X射線暴中的核合成過程具有重要意義。
（受訪者供圖）
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