近日，beat365英国官网网站核物理實驗團隊在《The Astrophysical Journal》期刊在線發表了題目為“Measurements of 160Dy(p,γ) at Energies Relevant for the Astrophysical γ Process”的論文。博士生程浩為第一作者，孫保華教授、竺禮華教授、鄭雲研究員為通訊作者。論文鍊接（https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac00b1）。

現代的科學研究發現，恒星産生了構成生命的主要元素，如碳和氧等，但是比鐵更重的元素（即超鐵元素），如金、鉑、鈾等，卻無法在恒星内部産生。由于原子核物理實驗與天文觀測技術的限制，超鐵元素的起源仍有許多不确定性，尤其是對質量數為70～200範圍内30多個低豐度的富質子原子核(p核)的來源了解甚少。雖然這些p核的豐度(即它們占宇宙中總原子數的比例)很小，研究它們的起源是探索宇宙演化中不可或缺的一個重要環節。

當前研究認為p原子核主要通過γ過程來産生。這個核合成過程發生的典型溫度約為20-30億度，可能的天文場所包括II型超新星的富氧-/氖層以及Ia型超新星。γ過程涉及約2000個不穩定原子核，上萬個光解核反應，實驗測量難度大，絕大多數的核反應不得不借助統計理論模型來預測。

近年來，北航團隊關注了A=160質量區關鍵p核（镝-156，镝-158和镝-160）的實驗截面測量。镝元素有7個天然同位素，開展質子俘獲測量時，相鄰同位素的(p, γ）和(p, n）反應道産物相同，導緻無法提取分截面。為此，團隊選用了兩種不同豐度的镝同位素靶，首次成功得到了镝同位素上的質子俘獲反應截面。

實驗在中國原子能科學研究院2×1.7MeV及H1-13的串列加速器裝置上完成。團隊設計了具有法拉第筒功能的真空靶室，發展了實時亞微安級束流強度的采樣方法，在低本底屏蔽系統中，通過高精度測量目标産物核的特征伽馬射線，首次提取了3.4~7.0 MeV能量下160Dy(p, γ)161Ho、161Dy(p, n)161Ho的反應截面。該實驗結果對核反應統計模型提供了強有力的約束；計算了天體條件下161Ho(γ, p)160Dy光解反應率，發現其與核合成計算中常用反應率的差異可達1-2個數量級。詳細的核合成模拟表明，此截面測量精度足以用于開展γ過程的模拟計算。

本工作得到了國家自然基金委大科學裝置聯合基金、優青、國家重點研發計劃等項目的支持。