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據中國原子能科學研究院4月7日官網報道，原子能院核物理所核天體物理創新團隊和圣母大學、中科院近物所、北京航空航天大學、印度技術大學、薩哈核物理所和北京師范大學的同行合作，對核天體物理研究領域最關鍵的“圣杯”反應——¹²C(α, γ)¹⁶O反應開展了研究，并取得重要進展。該研究結果被國際物理學頂級期刊 Physical Review Letters （《物理評論快報》）接受發表，文章第一作者為原子能院諶陽平博士。

在恒星核合成的諸多核反應中，¹²C(α,γ)¹⁶O無疑是最為關鍵的一個。該反應的快慢不但直接影響恒星的演化進程，它也是生命起源的種子，被譽為核天體物理研究領域的“圣杯”反應。碳和氧是生物體中最重要的兩種元素，它們的豐度比受“圣杯”反應的精準調控。“圣杯”反應速率的快慢，將影響自然界中碳、氧元素的比例，碳元素一旦嚴重不足，就會影響生命的進化過程。正是因為“圣杯”反應具有對恒星演化和生命的調控作用，所以對它的精確測量被公認為是核天體物理最關鍵的科學問題之一。恒星演化模型計算對該反應精度的要求是好于10%。然而，目前的各種測量方法得到的截面誤差還遠遠達不到恒星演化模型要求的精度，因此急需探索新實驗方法，提高該反應的測量精度。

由于¹⁶O束縛態勢的巨大不確定性，使得國際上¹⁶O基態漸進歸一化系數（ANC）的現有結果存在240倍分歧，導致無法準確給出“圣杯”反應的電四級截面。

研究人員基于原子能院串列加速器，自主建立了破裂效應干擾小的硼同位素α轉移反應測量方法，通過轉移反應角分布的精確測量和¹⁶O束縛態勢的有效約束，獲得高精度的ANC數據，澄清了國際數據間240倍的分歧。新結果使天體物理能量下“圣杯”反應電四級截面比國際最新推薦值增加了55%，總截面增加了16%，這將顯著影響模型預言的核素豐度。如氬同位素的豐度增加約70%，進而影響我們對大質量恒星演化的理解。新結果為未來在錦屏深地實驗室開展該反應的直接測量提供了重要參考。可以預期，隨著中國錦屏深地核天體物理實驗（JUNA）的開展，將向“圣杯”反應邁出新的步伐。