$^{20}$Mg($\beta p\gamma$)$^{19}$Ne衰变中的多普勒增宽

背景：I型X射线暴中的$^{15}$O($\alpha ,\gamma$)$^{19}$Ne瓶颈反应是实验上最需约束的热核反应速率，以提高暴光变曲线模拟的精度。一种测定该反应热核速率的技术采用$^{20}$Mg($\beta p\alpha$)$^{15}$O衰变序列。现已知道，关键的$^{15}$O($\alpha ,\gamma$)$^{19}$Ne在4.03 MeV激发态的共振由$^{20}$Mg($\beta p\gamma$)$^{19}$Ne馈入；然而，馈入4.03 MeV态的质子能量未知。了解质子能量将有助于未来的$^{20}$Mg($\beta p \alpha$)$^{15}$O测量。目的：确定馈入$^{19}$Ne中4.03 MeV态的质子跃迁能量。方法：将$^{20}$Mg快束植入塑料闪烁体，用于探测$\beta$粒子。使用16个高纯锗探测器探测$\beta p$衰变后发射的$\gamma$射线。采用蒙特卡洛方法模拟$^{19}$Ne $\gamma$射线的多普勒增宽并与实验数据比较。结果：馈入4.03 MeV态的质子与$^{19}$Ne之间的质心能量测得为1.21${^{+0.25}_{-0.22}}$ MeV，对应于7.44${^{+0.25}_{-0.22}}$ MeV的$^{20}$Na激发能。确定了$^{19}$Ne态的绝对馈入强度和$\gamma$衰变分支比，包括1615 keV态。报道了$^{19}$Ne中1536 keV态到基态的新$\gamma$衰变分支。测得$^{19}$Ne中1507 keV态的寿命为4.3${^{+1.3}_{-1.1}}$ ps，解决了文献中的分歧。澄清了已发表文献中相互矛盾的$^{20}$Mg($\beta p$)衰变纲图。