$^{22}\mathrm{Ne} + \alpha$ 共振态的衰变性质及其对 $s$-过程核合成的影响

天体物理 $s$-过程是形成比铁重元素的两种主要过程之一。围绕 $s$-过程核合成的一个关键未决不确定性，是 massive 恒星 He 核与 C 壳层燃烧阶段由 ${}^{22}\mathrm{Ne}(\alpha, n){}^{25}\mathrm{Mg}$ 反应产生的中子通量。该反应以及竞争的 ${}^{22}\mathrm{Ne}(\alpha, \gamma){}^{26}\mathrm{Mg}$ 反应，在 ${\sim} 0.2$--$0.4$~GK 的重要温度区间内受限于 Gamow 窗口内共振态核性质的不确定性而约束不佳。为应对这些不确定性，我们开展了 ${}^{22}\mathrm{Ne}({}^{6}\mathrm{Li}, d){}^{26}\mathrm{Mg}$ 反应的反向运动学新测量，符合探测出射氘核与 ${}^{25,26}\mathrm{Mg}$ 反冲核。我们确立了 ${}^{26}\mathrm{Mg}$ 中关键 $E_x = 11.32$ MeV 共振态新的 $n / \gamma$ 衰变分支比 $1.14(26)$，结合该共振态已确证的 $(\alpha, \gamma)$ 强度，得到其新的 $(\alpha, n)$ 强度为 $42(11)~\mu$eV。我们还确定了 $E_x = 11.112,$ $11.163$, $11.169$ 和 $11.171$ MeV 处中子未束缚共振态 $\alpha$ 部分宽度的新上限。纳入这些结果的恒星 ${}^{22}\mathrm{Ne}(\alpha, n){}^{25}\mathrm{Mg}$ 与 ${}^{22}\mathrm{Ne}(\alpha, \gamma){}^{26}\mathrm{Mg}$ 反应速率的蒙特卡洛计算表明，在 ${\sim} 0.2$--$0.4$~GK 温度范围内两速率均显著低于此前认知。