关于关键 $^{17}$O($\alpha,\gamma$)$^{21}$Ne 共振态的约束及其对弱 s 过程的影响

大质量恒星中慢中子俘获过程的效率受到轻元素中子俘获反应的强烈影响。在低金属丰度下，$^{16}$O 是一种重要的中子吸收体，但 $^{16}$O 作为轻元素中子毒物的有效性受到后续 $^{17}$O$(\alpha,n)^{20}$Ne 与 $^{17}$O$(\alpha,\gamma)^{21}$Ne 反应之间竞争的修正。大质量恒星核氦燃烧 Gamow 窗口内关键 $^{17}$O$(\alpha,\gamma)^{21}$Ne 共振态的强度尚未被实验很好地约束。本工作给出了在能量范围 $E_{c.m.} = 612 - 1319$ keV 内共振态更精确的测量。我们分别提取了位于 $E_{c.m.} =$ 638、721、814 和 1318 keV 处共振态的共振强度：$\omega\gamma_{638} = 4.85\pm0.79$ $\mu$eV、$\omega\gamma_{721} = 13.0^{+3.3}_{-2.4}$ $\mu$eV、$\omega\gamma_{814} = 7.72\pm0.55$ meV 和 $\omega\gamma_{1318} = 136\pm 13$ meV。我们还给出了 612 keV 共振态的上限 $\omega\gamma<140$ neV ($95\%$ c.l.)，这有效排除了该共振态对反应速率的任何显著贡献。基于本工作，我们计算了全新的 $^{17}$O$(\alpha,\gamma)^{21}$Ne 热核反应速率并与文献进行比较。随后利用基于一颗旋转的 $20M_{\odot}$ 低金属丰度大质量恒星的后处理计算，探讨了当前 $^{17}$O$(\alpha,\gamma)^{21}$Ne 反应速率不确定性对弱 s 过程产额的影响。所得的 $^{17}$O$(\alpha,\gamma)^{21}$Ne 反应速率低于已有文献值，并发现其增强了旋转大质量恒星模型中的弱 s 过程产额。