中國錦屏地下實驗室是目前世界上最深的地下實驗室。北京師范大學教授何建軍團隊成功研制出目前耐輻照能力最強的氟注入靶，并在錦屏深地直接測量了天體關鍵核反應截面，揭示了古老恒星鈣元素的豐度之謎。近日，相關成果刊發于《自然》。

2014年，澳大利亞天文學家利用望遠鏡觀測到一顆宇宙中迄今最古老的紅巨星。它的鈣元素起源問題至今仍然是一個謎。天體理論認為，這些鈣元素可能來源于碳氮氧循環的突破反應。但是，氟輻射俘獲質子的突破反應在天體物理感興趣的能區尚無實驗數據。

團隊于2021年初利用錦屏深地核天體物理裝置(JUNA)提供的強流質子束，成功將該氟輻射俘獲質子的突破反應從之前的240千電子伏特一直向下推進至186千電子伏特，觸碰到了第一代星感興趣的伽莫夫能區，并在225千電子伏特發現了一個新的共振。

在第一代星最感興趣的1億攝氏度溫度附近，新共振的發現使得該突破反應的反應率比之前歐洲核天體反應率庫中的推薦值大了5.4~7.4倍，并且將該溫度附近的反應率不確定度從幾個數量級縮小至50%左右，極大降低了該反應率在天體網絡計算中所引起的誤差。

同時，團隊與天體物理學家合作，研究了新反應率在第一代星中的影響，計算表明該反應從碳氮氧循環突破出去的概率比之前預想的大7倍左右，解釋了第三星族恒星SMSS0313-6708中觀測到的鈣豐度問題。

更具深遠意義的是，新的反應率數據強有力地支持了第一代星的弱超新星爆模型，排除了其他天體模型的可能性。另外，在1000萬攝氏度的溫度環境下，新反應率比之前推薦的大200倍左右，因此對于低溫環境下的恒星演化必將產生重要影響，等待人們開展進一步研究。該工作將為詹姆斯·韋布望遠鏡未來觀測目標提供可靠的核物理輸入量。

作為JUNA的首批成果之一，該突破反應實驗的成功開展證明JUNA全面具備了進行深地核天體物理研究的能力。

據悉，JUNA由中國原子能科學研究院牽頭，聯合中科院近代物理研究所、北京師范大學、清華大學等單位于2020年底深地建成出束。(記者崔雪芹)

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