热点关注:  
X射线 3D打印 中广核技 中国同辐 太赫兹 新冠疫情 粒子加速器 质子治疗 电子束辐照 放射性同位素 辐照交联 辐射剂量 直线加速器

技术装备 > 同位素 > 正文

我国科研人员在Fe-60起源研究中取得重要进展

Fe-60 γ射线 超导回旋加速器 核素
发布:2021-04-15 16:02:32     来源:中科院近代物理研究所

中国科学院近代物理研究所的科研人员及合作者近日开展了恒星环境下59Fe激发态β衰变寿命的实验研究并取得重要进展。该研究结束了长期以来59Fe星体环境β衰变速率只能依赖理论计算的现状,对于理解恒星中60Fe的合成过程及天文观测具有重要意义,相关成果于4月12日发表在Physics Review Letters上。

放射性核素60Fe(半衰期约230万年)在核天体物理研究中扮演着重要角色。太空中的60Fe在衰变过程中会发射出特征γ射线,为研究天体演化及核素合成提供重要数据。与此同时,宇宙中的另外一个放射性核素26Al(半衰期约72万年),与60Fe有极其类似的合成场所。通过比较它们衰变所发射的特征γ射线通量,可以提取恒星演化过程的重要信息,并检验星体模型。然而,研究发现,60Fe26Al特征γ射线通量之比与理论预言并不相符,其中一个重要影响因素是59Fe在星体环境下的β衰变速率无法准确测量,在星体模型计算中只能依赖于理论计算,这导致60Fe在大质量恒星中的产额无法精确计算。

为解决这一难题,中科院近代物理所的研究人员首次提出了利用电荷交换反应间接测量59Fe激发态β衰变寿命的想法,并得到了国际同行的高度认可,实验在美国超导回旋加速器国家实验室(NSCL)加速器上进行。

实验中,研究人员利用该实验室提供的次级束流氚轰击59Co靶,将59Co激发到59Fe的激发态,并利用高精度磁谱仪S800和大型伽马探测器阵列GRETINA测量反应产生的3He粒子和59Fe退激发射的γ射线,成功提取出了计算59Fe激发态β衰变速率的重要信息。该成果结束了长期以来59Fe星体环境下的β衰变速率只能依赖理论计算的现状,对理解60Fe的核合成过程具有重要意义。

此外,结合最新测量结果,科研人员通过星体模型计算发现60Fe在18倍太阳质量的恒星中产额比以往的计算结果下降了40%,该结果缩小了60Fe与26Al特征γ射线通量的理论预言与实验观察之间的差异,为理解该问题提供了重要的实验数据。

该研究得到了科技部重点研发计划(2016YFA0400501)和中科院战略性先导科技专项(B类)(XDB34020200)的支持。

文章链接:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.152701

 

左图:大质量恒星碳壳层燃烧过程中60Fe的合成路径图;右图:星体环境下59Fe的β衰变纲图

 

图:18倍太阳质量60Fe产额。蓝色(LMP)为以往计算结果,红色(present work)为利用本实验数据的计算结果

推荐阅读

甘肃省同位素实验室启动建设 致力应用高端医用等多领域

1月20日,由中国科学院近代物理研究所牵头,联合兰州大学、中核兰州铀浓缩有限公司、兰州理工大学共同建设甘肃省同位素实验室在兰州揭牌,正式启动建设。该实验室旨在推动具有高附加值的同位素在工业、医药以及科研领域的 2020-01-20

世界核医疗领域医用同位素供应现状与趋势

随着现代医学和核医学仪器的发展,医用同位素在疾病诊断和临床治疗中发挥着越来越重要的作用。在发达国家,约五分之一的患者需要用到医用同位素。医用Tc-99m、Sr-89、I-131等同位素可以广泛应用于脏器显像、移植镇痛、甲 2020-01-20

同位素是如何测定地球的年龄,和阳澄湖大闸蟹真伪的呢?

地球的年龄如何测定?阳澄湖大闸蟹如何鉴定真伪?这虽然是两个毫不相关的问题,但他们却可以使用共同的工具:同位素。那么,什么是同位素?同位素又如何测定地球的年龄,如何鉴定大闸蟹产地呢?就让小编来告诉你吧~我们知道,物质 2019-04-26

“全国气体同位素实验室联盟”筹备建立

8月22日,由中国科学院西北生态环境资源研究院(简称西北研究院)、中国科学院青年创新促进会等单位主办,西北研究院油气资源研究中心、兰州资源环境科学大型仪器区域中心等单位承办的第一届全国气体同位素技术与地球科学 2017-08-25

火星、陨石、地球的钙同位素报告出炉

英国《自然》杂志21日在线发表一项行星科学研究成果,欧洲科学家发布了一项对内太阳系多个天体的钙同位素组成的分析报告,该报告为地月系统的起源提供新见解。岩质行星是指以硅酸盐岩石为主要成分的行星。由于地球正是一 2018-03-23
阅读排行榜