【摘要】： 核天體物理學(xué)的中心內(nèi)容是元素核合成及其天體演化的研究。如早期的宇宙，星際介質(zhì)，紅巨星，超新星爆，X-射線爆和γ-射線爆等多樣的系統(tǒng)，這些核天體過(guò)程是利用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模型，進(jìn)行重點(diǎn)研究的焦點(diǎn)。而這些模型需要巨量的數(shù)據(jù)輸入，其中主要的是天體核反應(yīng)率(粒子運(yùn)動(dòng)速度的分布函數(shù)與截面的卷積)。 ~(18)F(P,α)~(15)O和~(18)F(P,γ)~(19)Ne的核天體反應(yīng)率在許多天體環(huán)境里具有重要的意義。在高溫天體環(huán)境里，Nova(新星)的爆炸發(fā)射出大量的γ射線，熱核反應(yīng)~(18)F(p，α)~(15)O和~(18)F(p，γ)~(19)Ne的核天體反應(yīng)率對(duì)于這些射線的研究是不可缺少的，其中~(18)F(p，γ)~(19)Ne被認(rèn)為是重要的γ射線源。另外在核合成過(guò)程中，~(18)F(p，γ)~(19)Ne是核素從CNO循環(huán)到重核合成的一條途徑，從A＜19的核素合成到A≥19是一條不可逆的途徑。 由于最近一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分歧，以及~(19)Ne中的未知能級(jí)和有些能級(jí)中的未知量，導(dǎo)致這兩個(gè)反應(yīng)率存在很大的不確定。我們(美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)已經(jīng)利用放射性束流以及穩(wěn)定束流檢查了最近的實(shí)驗(yàn)，對(duì)重要的兩個(gè)能級(jí)E_(cm)=330，660 keV重新進(jìn)行了測(cè)量，新結(jié)果的精度有很大的提高(本人參與了實(shí)驗(yàn)的部分工作，但本論文不包括實(shí)驗(yàn)部分內(nèi)容)。 本論文檢查了以前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)上沒(méi)有測(cè)得的~(19)Ne能級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算或估計(jì)，得出了新的反應(yīng)率，并計(jì)算了其誤差。對(duì)應(yīng)于恒星爆炸溫度范圍，我們給 中國(guó)原子醋科學(xué)研窮院溥士學(xué)位論文 出了反應(yīng)率及其誤差一以數(shù)字和擬合解析式的方式。我們把得到的反應(yīng)率跟以前的 結(jié)果進(jìn)行了比較，并討論了其在某些核天體物理環(huán)境中對(duì)產(chǎn)物lsF的影響。 我們計(jì)算得到的新的‘SF(p，a)，‘SF(p，的反應(yīng)率，除了高溫部分2一3GK外，其它 溫度范圍的值分別與Coc的反應(yīng)率[c。c001在誤差范圍內(nèi)一致。在Nova溫度(、0.5 GK)，本文的(p，a)、(p刀)的反應(yīng)率比Coe的低，是因?yàn)槲覀儾捎眯碌谋M=330 keV 的質(zhì)子寬約為coc的0.5倍;在溫度較高部分(1一3 GK)，本文的(p，a)、(p，的的反應(yīng) 率比Coc的高，是因?yàn)槲覀兛紤]了更高能量的能級(jí);本文的(p，a)反應(yīng)率的不確定性 要比Coc的小，這是因?yàn)槲覀儾捎昧吮M二330一及665一keV共振能級(jí)的更精確的新數(shù) 據(jù)，8一，38一，和287一keV共振能級(jí)的質(zhì)子寬度有了上限。本文的(p，的反應(yīng)率的不確 定性在低溫部分要比Coc的小，是因?yàn)槲覀兛紤]了共振態(tài)8和 38 keV新實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的 質(zhì)子寬度的上限。而在0.5 GK左右卻要比Coc的大，是因?yàn)槲覀兛紤]了共振態(tài)330 keV的質(zhì)子和a粒子寬度的誤差，而在以前的研究中，這一點(diǎn)被忽略了。我們發(fā)現(xiàn)， 在某些溫度下，。寬度的誤差可以導(dǎo)致(p，的反應(yīng)率的上下限變化5倍。 核反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)方程是描述核合成過(guò)程的中元素合成和能量產(chǎn)生的的微分方程組。 本工作初步建立了網(wǎng)絡(luò)方程和相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的理論計(jì)算系統(tǒng)，著重討論了rp一過(guò)程， 并探討了一些我們關(guān)心的反應(yīng)率數(shù)據(jù)在某些典型的核天體物理環(huán)境中的影響。 把我們的18F十p的新數(shù)據(jù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)方程計(jì)算，結(jié)果說(shuō)明在Nova爆炸過(guò)程 中，‘”F的產(chǎn)物要比原先預(yù)計(jì){Coc叫的高出約2倍，與!Bar02}的一致;在X一爆環(huán)境 里，經(jīng)‘”F(p，的到較高核素的rp一過(guò)程不是一個(gè)重要的途徑。 最近，我國(guó)原子能院就“C(p，的‘“N的直接俘獲的截面作了間接的測(cè)量[Liu03]，我 們根據(jù)其提供的直接部分的S因子更新了“c(p，的‘ZN的反應(yīng)率[Liu03，Shu03A];并 利用網(wǎng)絡(luò)方程計(jì)算系統(tǒng)，討論了該反應(yīng)率在巨質(zhì)量貧金屬星中的影響。計(jì)算結(jié)果表 明，在某些巨質(zhì)量貧金屬星中，“He通過(guò)“c(P，的‘ZN從p一p鏈過(guò)度到CNO循環(huán)，有 可能起到種子核的作用，引發(fā)星體的爆炸，從而改變巨質(zhì)量星塌縮為黑洞的命運(yùn)。 相關(guān)的已發(fā)表和待發(fā)表的文章共4篇，見(jiàn)附錄(page 96)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)原子能科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類(lèi)號(hào)】：P144

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本文編號(hào)：2789547