由于RIKEN核物理學(xué)家測(cè)量了20個(gè)富含中子的原子核脫落中子的概率，恒星內(nèi)如何產(chǎn)生重元素的模型變得更加準(zhǔn)確。

恒星通過(guò)融合輕元素的原子核來(lái)產(chǎn)生能量 - 首先是氫原子核，然后是逐漸變重的原子核，因?yàn)闅浜推渌^輕的元素依次被消耗。但這個(gè)過(guò)程只能產(chǎn)生前26種元素，直到鐵。

另一個(gè)過(guò)程，稱(chēng)為快速中子捕獲，被認(rèn)為產(chǎn)生比鐵重的原子核。顧名思義，這個(gè)過(guò)程涉及通過(guò)快速搶奪雜散中子來(lái)使原子核變大。它需要極高密度的中子，因此被認(rèn)為主要發(fā)生在中子星合并和超新星爆炸等事件中。

快速中子捕獲產(chǎn)生的富中子元素可以通過(guò)另一個(gè)稱(chēng)為β延遲中子發(fā)射的過(guò)程失去中子。

最終，天體物理學(xué)家夢(mèng)想開(kāi)發(fā)能夠準(zhǔn)確再現(xiàn)宇宙中元素自然豐度的模型。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們需要將天體物理觀測(cè)與實(shí)驗(yàn)室中對(duì)原子核的測(cè)量相結(jié)合。

現(xiàn)在，RIKEN Nishina加速器科學(xué)中心的Shunji Nishimura和他的同事已經(jīng)測(cè)量了20個(gè)富含中子的原子核發(fā)射一個(gè)或兩個(gè)中子的可能性。

利用RIKEN放射性同位素束工廠 - 世界上少數(shù)能夠進(jìn)行此類(lèi)測(cè)量的設(shè)施之一 - 該團(tuán)隊(duì)將大型鈾核加速到光速的70%左右，并將它們粉碎成鈹，鈹通過(guò)裂變反應(yīng)產(chǎn)生不穩(wěn)定的原子核。然后，他們測(cè)量了這些不穩(wěn)定原子核衰變時(shí)中子發(fā)射的概率。

當(dāng)將結(jié)果放入預(yù)測(cè)元素豐度的模型中時(shí)，他們提高了與太陽(yáng)系中觀察到的豐度的一致性。

這些測(cè)量對(duì)于加強(qiáng)元素生產(chǎn)的理論模型非常重要，消除了近30%的固有不確定性。

“雖然在確定元素的自然豐度之前我們還有很長(zhǎng)的路要走，但我們的測(cè)量有助于接近錫附近元素區(qū)域的精細(xì)結(jié)構(gòu)，這是由所謂的快速中子捕獲凍結(jié)時(shí)間決定的，”Nishimura解釋說(shuō)。“所以我們非常接近于對(duì)原子核圖的這一部分有一個(gè)很好的理解。