富中子核揭示重元素是如何形成的

由于RIKEN核物理学家测量了20个富含中子的原子核脱落中子的概率，恒星内如何产生重元素的模型变得更加准确。

恒星通过融合轻元素的原子核来产生能量 - 首先是氢原子核，然后是逐渐变重的原子核，因为氢和其他较轻的元素依次被消耗。但这个过程只能产生前26种元素，直到铁。

另一个过程，称为快速中子捕获，被认为产生比铁重的原子核。顾名思义，这个过程涉及通过快速抢夺杂散中子来使原子核变大。它需要极高密度的中子，因此被认为主要发生在中子星合并和超新星爆炸等事件中。

快速中子捕获产生的富中子元素可以通过另一个称为β延迟中子发射的过程失去中子。

最终，天体物理学家梦想开发能够准确再现宇宙中元素自然丰度的模型。为了实现这一目标，他们需要将天体物理观测与实验室中对原子核的测量相结合。

现在，RIKEN Nishina加速器科学中心的Shunji Nishimura和他的同事已经测量了20个富含中子的原子核发射一个或两个中子的可能性。

利用RIKEN放射性同位素束工厂 - 世界上少数能够进行此类测量的设施之一 - 该团队将大型铀核加速到光速的70%左右，并将它们粉碎成铍，铍通过裂变反应产生不稳定的原子核。然后，他们测量了这些不稳定原子核衰变时中子发射的概率。

当将结果放入预测元素丰度的模型中时，他们提高了与太阳系中观察到的丰度的一致性。

这些测量对于加强元素生产的理论模型非常重要，消除了近30%的固有不确定性。

“虽然在确定元素的自然丰度之前我们还有很长的路要走，但我们的测量有助于接近锡附近元素区域的精细结构，这是由所谓的快速中子捕获冻结时间决定的，”Nishimura解释说。“所以我们非常接近于对原子核图的这一部分有一个很好的理解。