短寿命原子核质量精确测量揭露中子星性质

近期,原子核质量测量团队与合作者基于兰州重离子加速器进行储存环冷却研究，利用国际首创的新型质谱，精确测量了一批关键原子核的质量，研究了中子星表面的X射线暴，从新的角度约束了中子星的性质。

快速质子俘获过程是驱动X射线暴的主要热核反应之一，涉及一系列远离稳定线的短寿命缺中子原子核。其中，锗—64扮演着非常重要的角色，被科学家称之为“等待点核”。“锗—64就像是核过程路径上的一个‘十字路口’，是核反应进行到中等质量核区时遇到的一个重要的拥堵路段，其附近的原子核质量决定着核反应的走向和能量释放”，论文第一作者、近代物理所博士生周旭解释说。

因此，精确测量锗—64附近原子核的质量，对深入理解X射线暴和确定中子星性质非常重要。然而由于这些原子核的产量极低、寿命很短，测量难度大，多年来国际上一直未能突破。

利用新型质谱术，研究团队精确测量了砷-64、砷-65、硒-66、硒-67、锗-63等原子核的质量，从而在实验上首次确定了等待点核锗—64相关的所有核反应能。其中，砷-64和硒-66的质量是国际上首次测量，其他中性原子核的质量控制的精度均因此而得到大幅度的提高。

通过研究新的原子核质量结果对X射线暴和中子星性质的影响，团队发现新的结果使快速质子俘获过程发生了变化，X射线光度曲线峰值增加、尾部持续时间延长。对比目前天文观测数据最丰富的、代号为GS1826-24中子星的X射线暴，团队发现该中子星与地球之间的距离更远（需增加6.5%）、中子星表面引力红移系数需要降低4.8%。中子星表面引力红移系数的上述变化意味着中子星密度比预想的要低一些，而X射线暴后中子星外壳的温度会比通常认为的更高。研究人员表示，这项发现有助于理解黑洞如何影响恒星的形成，以及它们如何在星系中产生中子星。

（编辑：银川站长网）

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