中科院近代物理研究所科研人员最近在低能核天体物理研究方面取得重要进展：利用逆反应动力学方法（也就是¹⁷F次级束轰击质子靶），通过¹⁷F+p共振弹性散射，研究了复合核¹⁸Ne共振态能级的性质，这对于计算发生在天体X射线暴中关键核反应¹⁴O(α, p)¹⁷F的反应率具有重要意义。

¹⁴O(α, p)¹⁷F反应被认为是恒星爆炸性热核燃烧过程中核素从热的CNO循环(HCNO)中突破出来，进入到快质子俘获rp过程的一个非常关键的反应(如图1所示)。长期以来，人们对这类突破反应(breakout reaction)的反应率研究一直保持浓厚的兴趣，因为这对于理解rp路径上能量产生、核素合成及其在爆炸喷出物中的丰度等问题都具有非常重要的意义。

实验是在兰州放射性束流线RIBLL1上完成的。科研人员利用RIBLL1提供的能量为72 MeV的¹⁷F次级束流轰击10.5 mg/cm²的聚乙烯[CH₂)_n]厚靶，选用两套硅多条望远镜探测器系统探测反冲粒子，测得¹⁷F+p弹性散射的微分截面如图2所示。实验中观测到¹⁸Ne核激发能在7.05 MeV处的一个双峰结构。基于R矩阵理论分析，首次指定这一双峰结构为：7.05 MeV(J =2⁺)和7.12 MeV(J =4⁺)。另外，基于该实验数据及R矩阵分析，指定7.34 MeV能级的自旋宇称值为2⁺，证实了之前B. Harss等人2⁺的结论[PRC65(2002)035803]，而否定了K.I. Hahn等人1^-的推断[PRC54(1996)1999]。这项研究计算的¹⁴O(α, p)¹⁷F的反应率比之前的结果大很多(最大可达1.9倍，如图3)，表明这一关键反应比原来预想的更容易从热CNO循环中突破出来进入到rp过程，从而在爆炸过程中形成更多更重的核素。

研究结果在Eur. Phys. J. A47 (2011) 67发表上。

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图1 恒星内部热核演化简图（局部）

图2  ¹⁷F+p弹性散射微分截面及R矩阵拟合　

图3 本工作¹⁴O(α, p)¹⁷F反应率与之前比较