基于实验约束的 Type Ia 超新星核合作用速率对 $^{16}$O$(p,\alpha)^{13}$N 的影响

$^{16}$O$(p,\alpha)^{13}$N 反应在 Type Ia 超新星爆炸性氧燃烧过程中发挥关键作用，决定 $\alpha$ 粒子丰度。该反应直接影响钙/硫（Ca/S）和�argon/硫（Ar/S）比值，这些比值用作 progenitor 金属丰度的示踪剂。然而，最近的研究表明，该反应速率需提高最高可达标准值的 7 倍才能解释不同 progenitor 金属丰度范围内观测到的 Ca/S 比值。为探讨这一影响，我们对可获得的 $^{16}$O$(p,\alpha)^{13}$N 反应实验截面数据进行了整合和批判性评估。在低能区（$E_{\mathrm{cm}}$ = 5.7--7.0 MeV）发现显著差异，主要due于活化法的局限性。为解决此问题，首次在天文学能量下进行了直接测量，使用 MUSIC 活动靶探测器完成。新的 $^{16}$O$(p,\alpha)^{13}$N 热核反应速率在 T = 3--4 GK 温度范围内约为 REACLIB 速率的 1.5 倍，具有更受约束的不确定性，解决了此前数据之间存在的巨大分散问题。排除了最高可达 7 倍的增强因子，这些结果表明该反应本身无法完全解释在不同 progenitor 金属丰度下观察到的 Ca/S 和 Ar/S 比值的变化。因此，未来的工作应聚焦于减少其他关键氧燃烧反应（特别是 $^{16}$O+$^{16}$O 和 $^{12}$C+$^{16}$O）的不确定性。进一步缩小对 $^{16}$O$(p,\alpha)^{13}$N 速率约束的范围也有助于充分确定是否存在核物理解决方案来解决这一差异。