CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2004-2010年
恒星核合成中关键反应12C(α,γ)16O的理论与实验模拟研究
Alternative TitleStudy on the Key Nucleosynthesis Reaction 12C(α,γ)16O: Theory and Experimental Simulation
徐毅
Subtype博士
Thesis Advisor马余刚
2009-05-31
Degree Grantor中国科学院上海应用物理研究所
Place of Conferral上海应用物理研究所
Keyword12c(α γ)16o 反应率 R矩阵理论 恒星等离子环境 16o(γ α)12c 实验模拟
Abstract在大质量恒星的演化过程中,12C(α,γ)16O反应率的确定至关重要。因为该反应率决定了恒星中的碳氧丰度,而这个丰度又是后续核反应过程的先决条件,这些后续的核过程对碳氧丰度比非常敏感。 12C(α,γ)16O在恒星环境中发生的温度为0.2*109K,对应的反应的质心系能量为0.3 MeV,该能量下的反应截面很小以至于无法直接测量。到目前为止,小于0.9 MeV下的实验数据仍然没有报道。另一方面,理论方法,如R-矩阵理论等,是获得更低能区截面信息的唯一方法。然而,现有的截面结果和据此计算的反应率彼此之间尚不能很好的符合。 本文的研究目的就是对12C(α,γ)16O反应在低能区的行为给出更好的解释,得到更准确的反应率结果,并进一步提出新的实验方案。因此,我们从理论方法及实验建议和模拟这两方面综合的研究了12C(α,γ)16O反应。 首先,我们用严格的多道、多能级R矩阵理论来综合的分析了所有类型的12C(α,γ)16O和12C(α,α)12C反应的实验数据,得到了一个新的质心系能量为0.3 MeV下的S因子结果:S(300keV )= 165.5 keVb。我们又根据拟合参数进一步确认了在核天体感兴趣能区内的12C(α,γ)16O反应机理。通过拟合参数的敏感度分析,我们发现12C(α,γ)16O反应截面的确定很强烈的依赖于α粒子分宽度的确定,而对γ光子的分宽度不敏感。 然后,在温度范围为0.3*109K-2*109K内,我们根据所有的实验数据直接计算了12C(α,γ)16O的反应率。另一方面,根据R矩阵拟合得到的反应机理信息,我们提出了一个新的反应率解析式。在0.3*109K-2*109K内,用计算得到的反应率来拟合这一新的解析形式,我们得到了各个参数的结果及拟合误差。由于解析式是有物理含义的,我们把根据参数结果把反应率解析式外推到0.05*109K处。在0.2*109K下,我们得到的12C(α,γ)16O反应率是(8.78+/-1.52)*10-15cm3s-1mol-1。通过讨论和比较,我们认为新的12C(α,γ)16O反应率结果是可靠的,并且方法本身也是合理的。 另一方面,由于经典反应率的理论包含了一些近似,我们这里给出了一个综合修正因子。即对Boltzmann因子的修正和对Gamow因子的修正,得到了新的恒星环境下的反应率及其Gamow窗的表达,并给出了物理解释。我们认为这一新的形式更适合恒星环境下的反应率研究。利用新的反应率表达形式,我们计算了恒星环境下12C(α,γ)16O 反应率的上限和下限。并用常用的7参数解析式来拟合了这一结果。在0.2*109K处,12C(α,γ)16O反应率的上下限分别是12.1*10-15cm3s-1mol-1和6.12*10-15cm3s-1mol-1。通过比较,我们发现新的12C(α,γ)16O反应率约束范围包含了绝大多数已有的结果,这证明了新结果的合理性。 由于不存在库仑势垒,在相同的质心系能量下,经估算16O(γ,α)12C 的反应截面是12C(α,γ)16O的100倍左右。因此,我们给出了基于上海激光电子伽玛源(SLEGS)的16O(γ,α)12C反应的实验建议。首先,我们计算了在入射光子是完全极化的情况下,16O(γ,α)12C的角分布和总截面。然后介绍了SLEGS的情况,16O(γ,α)12C实验方案和实验模拟结果。从模拟结果来看,在一个月的束流时间下,我们能测量到的最低质心系能量为0.8 MeV,其实验计数的统计误差为20%-30%。我们把根据实验模拟结果提取的S因子及统计误差与已有的12C(α,γ)16O实验结果作了比较。结果显示了相同的质心系能量下,基于SLEGS的16O(γ,α)12C实验能大大降低统计误差,与12C(α,γ)16O实验相比,能获得更低能区下的实验信息。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/7311
Collection中科院上海应用物理研究所2004-2010年
Recommended Citation
GB/T 7714
徐毅. 恒星核合成中关键反应12C(α,γ)16O的理论与实验模拟研究[D]. 上海应用物理研究所. 中国科学院上海应用物理研究所,2009.
Files in This Item:
File Name/Size DocType Version Access License
10001_20061800140701(3024KB) 开放获取--Application Full Text
Related Services
Recommend this item
Bookmark
Usage statistics
Export to Endnote
Google Scholar
Similar articles in Google Scholar
[徐毅]'s Articles
Baidu academic
Similar articles in Baidu academic
[徐毅]'s Articles
Bing Scholar
Similar articles in Bing Scholar
[徐毅]'s Articles
Terms of Use
No data!
Social Bookmark/Share
All comments (0)
No comment.
 

Items in the repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.