第三元素（第三元素电影）

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我国科研人员依托锦屏深地核天体物理实验装置（简称JUNA），于2021年直接测量了关键核天体反应——氟辐射俘获质子的突破反应截面，将测量范围推进到世界最低能区并发现了一个新共振，解释了宇宙中已知最古老恒星的钙丰度起源问题。该结果支持了第一代恒星的弱超新星爆模型，揭示了古老恒星的演化命运。相关论文于北京时间10月26日刊发在《自然》期刊上。

2014年科研人员观测到了一颗K型红巨星，并在该红巨星上观测到锂、碳、镁和钙元素，没有观测到铁元素，称其为极贫金属第三星族星。它被视作宇宙中已知最古老恒星，诞生于大爆炸后一亿年左右。确切来说，它是第一代恒星超新星爆发后形成的遗迹。天体理论认为，它的钙元素可能来源于热碳氮氧循环的突破反应，但尚需数据支持。

论文第一通讯作者、北京师范大学教授何建军26日告诉记者，钙诞生于一些关键性核反应。第一代恒星典型温度环境下（0.1GK，即1亿摄氏度）发生热核反应的概率极低，直接测量非常困难。中国锦屏地下实验室为世界最深地下实验室，宇宙射线通量可降到地面的千万分之一至亿分之一，有利于开展稀有反应事件的精确测量和研究。JUNA就位于中国锦屏地下实验室二期，由中国原子能科学研究院牵头，联合中科院近代物理研究所、北京师范大学、清华大学等科研单位于2020年底建成出束。

何建军和科研团队经过几年艰苦攻关，研制出目前耐辐照能力最强的氟注入靶。实验用强流质子束轰击氟靶，探测、分析碰撞后放出的伽马射线，对该关键核反应进行了直接测量。

锦屏**提供的强流质子束成功将该突破反应推进到国际最低的能量点，并在225千电子伏处发现了一个新的共振。

模型计算表明，该突破反应从碳氮氧循环突破出去的概率比之前预想的要大7倍左右，验证了钙由突破反应起源的假说。它也有力支持了第一代恒星的弱超新星爆演化模型，即恒星爆发后中心生成了黑洞，外层较轻的元素被抛出去，内层较重的元素被吸入黑洞，这也解释了人们没有观测到第三星族中铁元素的原因。

作为首批成果之一，突破反应实验的成功开展证明JUNA全面具备了进行深地核天体物理研究的能力。《自然》审稿人认为这是一个巨大的实验成功，这为未来的核天体物理学研究提供了新途径。（记者张盖伦）

来源：科技日报

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