来自质子轫致辐射的X射线：聚变反应堆中的证据及其在天体物理学中的意义

在聚变反应堆中，先前反应中产生的质子和中子可能再次相互聚变。或者它们可以反过来与未反应的氘核聚变或被其俘获。在典型的聚变反应堆中，此类反应的平均质心能量约为10 keV，但可能低至1 keV。在此低质心能量下，反应核子在其相对角动量方面处于s波态。因此，由于守恒定律，单伽马辐射过程被强烈抑制。相反，释放的伽马射线很可能伴随着来自核轫致辐射过程的X射线光子。由此产生的X射线具有连续谱，并在几百eV到几keV附近达到峰值。使用半经典方法计算了此类过程的平均光子能量和谱特性。结果给出了质子-氘核聚变在1.1 keV附近的峰值，以及谱高能极限中的幂律负二次方规律。对一些早期托卡马克放电数据的分析表明，这种现象可能已被观察到，并且它可能导致对离子或核自由度更敏感的新等离子体诊断方法。这种现象也应作为天体物理X射线的来源之一，在核天体物理学中发挥作用。该过程尤其对早期恒星演化有贡献，此时原恒星或所谓的前主序星（例如，金牛T星）的温度相对较低，为几百万开尔文。对年轻恒星天体中的质子-氘核聚变率进行了数量级估算。发现由此反应估计的X射线光度在量级上足以解释实验观测到的X射线。