Hoyle 态的辐射衰变分支比

背景：三α过程是核天体物理中至关重要的反应，其特征是连续两个反应 [$2\alpha\leftrightarrows{^{8}\rm{Be}}(\alpha,\gamma){^{12}\rm{C}}$] 驱动碳的形成。第二个反应通过 Hoyle 态发生，即 ${^{12}\rm{C}}$ 中一个能量为 7.65 MeV、 $J^{\pi}=0^{+}$ 的激发态。该过程的速率取决于辐射宽度，而辐射宽度可通过测量电磁衰变的分支比来确定。Kibédi 等人近期的测量结果与采用值冲突，并使该分支比显著增加了近 50%，直接影响三α反应。目的：本工作旨在利用带磁选择的带电粒子能谱法，精确测量 $^{12}{\rm C}$ 中 Hoyle 态的总辐射分支比（$\Gamma_{\rm{rad}}/\Gamma$）。方法：通过 $^{12}\rm{C}(\alpha, \alpha')^{12}\rm{C^{*}}$ 非弹性散射布居 $^{12}{\rm C}$ 中的 Hoyle 态。散射 α 粒子用 $\Delta$E-E 望远镜探测，反冲的 $^{12}{\rm C}$ 离子在磁谱仪中鉴别。结果：获得辐射分支比值 $\Gamma_{\rm{rad}}/\Gamma\times10^{4}=4.0\pm0.3({\rm stat.})\pm0.16({\rm syst.})$。结论：本工作得到的 Hoyle 态辐射分支比与原始采用值一致。我们的结果表明，Kibédi 等人报道的质子-γ-γ 能谱结果可能被排除。