基于HIAF的核天体物理研究

摘要

核天体物理是研究微观世界的核物理与研究宇观世界的天体物理、天文学融合形成的一门交叉学科,在国际上一直作为物理学的一个重要前沿方向而受到关注.本文总结了核天体物理领域的研究现状、热点科学问题及实验研究方法,介绍了基于强流重离子加速器装置(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF)的核天体物理研究展望.HIAF是我国正在建设的核物理大科学装置,在开展远离稳定线核素的质量、半衰期和核反应截面等方面的核天体物理研究中极具优势,将为研究爆发性核过程和理解宇宙重元素起源问题提供研究机遇.在元素核合成中关键反应研究方面,发展ANC,Oslo,替代反应和替代比率等间接测量方法及实验技术,系统开展带电粒子、中子俘获反应的研究.通过HIAF储存环,可以系统测量r-过程核素质量;通过HIAF次级束流线,发展高效率探测器,系统测量r-过程核素的衰变半衰期.此外,基于HIAF还可以开展中子星物态方程以及弱相互作用率等研究.通过以上核物理实验及理论研究,更新核天体物理研究所需的质量和反应率数据库,结合天文观测,检验和发展天体物理模型,理解星体演化和宇宙中的元素起源.