探测 $^{26}$Mg 原子核中天体物理重要状态以研究 $s$-过程的中子源

$^{22}$Ne($\alpha$,n)$^{25}$Mg 反应是慢中子俘获过程 ($s$-process) 在大质量恒星中的主要中子源，并与 $^{13}$C($\alpha$,n)$^{16}$O 一起为渐近巨星支 (AGB) 恒星中 $s$-过程的中子产生做出贡献。然而，该反应是吸热的，并与 $^{22}$Ne($\alpha,\gamma)^{26}$Mg 辐射俘获直接竞争。由于 $^{26}$Mg 在 $\alpha$ 和中子分离能附近的能级结构存在不确定性，这两个反应的不确定度都很大。这些不确定性影响了理论恒星模型中 $s$-过程核合成计算。过去的间接研究已成功确定了感兴趣能区内 $^{26}$Mg 状态的能量、$\gamma$ 射线宽度和中子宽度。但是，高库仑势垒阻碍了共振强度的直接测量，该强度由这些状态的 $\alpha$ 宽度决定。本实验的目标是识别关键共振态，并通过 $\alpha$ 转移技术精确测量 $\alpha$ 宽度。因此，在日本大阪 RCNP 的 Grand Raiden 谱仪上，分别在固体 $^{26}$Mg 靶和 $^{22}$Ne 气体靶上进行了 $\alpha$ 非弹性散射和 $\alpha$ 转移测量。在感兴趣区域 (10.61 - 11.32 MeV) 的 $\alpha$ 阈值上方观测到了六个能级 (E$_x$ = 10717 keV , 10822 keV, 10951 keV, 11085 keV, 11167 keV 和 11317 keV)。两个反应通道的反应率均由 E$_x$ = 10951, 11167 和 11317 keV 状态的共振贡献主导。E$_x$ =11167 keV 对 ($\alpha,\gamma$) 反应率的影响最为显著，因此对 $s$-过程环境中中子产生的预测起着重要作用。