最深實驗室揭示最古老恆星鈣丰度起源

報導指出,該結果支持了第一代恆星的弱超新星爆模型,揭示了古老恆星的演化命運。相關論文刊登於國際科學期刊《自然》(Nature)上,審稿人認爲這是一個巨大的實驗成功,爲未來的核天體物理學研究提供新途徑。

大陸錦屏地下實驗室爲世界最深地下實驗室,宇宙射線通量可降到地面的千萬分之一至億分之一,有利於展開稀有核天體反應事件的精確測量和研究。JUNA就位於大陸錦屏地下實驗室二期。

2014年科研人員觀測到一顆K型紅巨星,並在該紅巨星上觀測到鋰、碳、鎂和鈣元素,沒有觀測到鐵元素,稱其爲極貧金屬第三星族星,被視爲宇宙中已知最古老恆星,誕生於大爆炸後1億年左右。確切來說,它是第一代恆星超新星爆發後形成的遺蹟。天體理論認爲,它的鈣元素可能來源於熱碳氮氧循環的突破反應,但尚需資料支持。

報導引述論文第一通訊作者、北京師範大學教授何建軍說法,鈣誕生於一些關鍵性核反應。第一代恆星典型溫度環境下(0.1GK,即1億攝氏度)發生熱核反應的機率極低,直接測量非常困難。

何建軍和科研團隊經過數年努力,研製出目前耐輻照能力最強的氟注入靶。實驗用強流質子束轟擊氟靶,探測、分析碰撞後放出的伽馬射線,直接測量該關鍵核反應。而錦屏加速器提供的強流質子束成功將該突破反應推進到國際最低的能量點,並在225千電子伏處發現了一個新的共振。