$^{12}$ C+ $^{12}$ C聚变反应在恒星演化和爆炸中起着至关重要的作用。其开放反应通道主要包括$α$、$p$、$n$和${}^{8}$ Be。尽管经过半个多世纪的努力,使用各种技术测量的实验数据之间仍然存在很大的差异。在这项工作中,我们使用统计模型分析现有的数据。我们的计算表明:2)$p$和$α$通道的总修正天体物理S因子(S $^*$因子)可以通过将其相应基态跃迁的S $^*$因子与特征$γ$射线相加而获得,同时考虑丢失通道对特征射线的贡献。应用校正后的统计模型预测的分支比的基础上,在${E}_{cm}>$ 4兆电子伏的不同的数据集之间达成协议,而一些差异仍然在较低的能量表明需要更好的测量在不久的将来。我们发现,最近的S $^*$因子从间接测量得到的是不一致的直接测量能量低于2.6 MeV。我们根据现有模型推荐${}^{12}$ C+ ${}^{12}$ C S $^*$因子的上限和下限。还建议采用新的$^{12}$ C+ $^{12}$ C反应速率。
英文摘要:
The $^{12}$C+$^{12}$C fusion reaction plays a crucial role in stellar evolution and explosions. Its open reaction channels mainly include $α$, $p$, $n$, and ${}^{8}$Be. Despite more than a half century of efforts, large discrepancies remain among the experimental data measured using various techniques. In this work, we analyze the existing data using the statistical model. Our calculation shows: 1) the relative systematic uncertainties of the predicted branching ratios get smaller as the predicted ratios increase; 2) the total modified astrophysical S-factors (S$^*$ factors) of the $p$ and $α$ channels can each be obtained by summing the S$^*$ factors of their corresponding ground-state transitions and the characteristic $γ$ rays while taking into account the contributions of the missing channels to the latter. After applying corrections based on branching ratios predicted by the statistical model, an agreement is achieved among the different data sets at ${E}_{cm}>$4 MeV, while some discrepancies remain at lower energies suggesting the need for better measurements in the near future. We find that the recent S$^*$ factor obtained from an indirect measurement is inconsistent with the direct measurement at energies below 2.6 MeV. We recommend upper and lower limits for the ${}^{12}$C+${}^{12}$C S$^*$ factor based on the existing models. A new $^{12}$C+$^{12}$C reaction rate is also recommended.
Microscopic description of $^{12}$C+$^{12,13}$C fusion reactions at nuclear astrophysical energies
Department of Physics, Kyoto University(京都大学);Institute for Liberal Arts and Sciences, Kyoto University(京都大学人文学部);RIKEN Nishina Center for Accelerator-based Science, RIKEN(理化学研究所仁科加速器科学中心);Nuclear Data Center, Japan Atomic Energy Agency(日本原子力机构核数据中心)
本文讨论了松约束弹的破碎过程在垒下聚变反应中的作用。通过对粒子连续态进行能量离散,对$^{11}$ Be + $^{208}$ Pb和$^{4,6}$ He + $^{238}$ U反应进行了耦合通道计算.计算结果表明,与分裂通道的耦合有两种效应,即通量损失和聚变势的动力学调制。它们的净效应因能源区域而异。在库仑势垒以上的能量,前者的效果占主导地位,后者和截面完全融合相比,没有耦合的情况下,受阻。另一方面,在势垒以下,后者的影响比前者大得多,从而增强了完全熔合截面。
Confronting measured near and sub-barrier fusion cross-sections for 20O+12C with a microscopic method
最近测得的聚变截面的中子丰富的系统20 O +12 C的动态,微观计算与时间相关的密度泛函理论。计算是在三维晶格上进行的,并且在有和没有密度约束的情况下进行。该方法没有可调参数,其唯一的输入是Skyrme有效的神经网络相互作用。虽然微观DC-TDHF计算比标准融合系统学更接近实验数据,但它们显着低估了实验数据。
Transfer/Breakup Channel Couplings in Sub-barrier Fusion Reactions
近年来,随着放射性离子束的出现,人们对库仑势垒附近重离子核反应的研究又重新引起了人们的兴趣。非弹性和传输通道耦合在稳定重离子引起的聚变反应中的作用可以重新考虑。本文首先讨论了用标准耦合道计算方法对最近的实验熔合截面的详细分析。以32 S +90,96 Zr为基准反应,分析了库仑位垒下聚变过程中的多中子转移效应。通过NTFus程序计算,包括中子转移通道的耦合,根据Zagrebaev半经典模型,32 S +96 Zr的熔合截面的增强在亚势垒能量下被很好地再现。对40 Ca +90 Zr和40 Ca +96 Zr的熔合激发函数也发现了类似的效应,同时还发现,在弹性散射和弱束缚稳定射弹引起的熔合过程中,破碎耦合也是关键的.在这项工作的第二部分中,全耦合通道计算的聚变激发函数进行分裂耦合的中子更丰富的反应和更弱的约束射弹。我们清楚地证明了连续离散耦合道计算能够再现来自6Li+59 Co中的分裂耦合的聚变增强。
Oscillations above the barrier in the fusion of 28Si + 28Si
测量了28 Si +28 Si的熔合截面,其能量阶跃很小(Δ Elab = 0.5 MeV)。已观察到规则的振荡,最好的证明在能量加权激发函数的一阶导数。这是第一次,在同一理论框架内再现了完全不同的行为(振荡的出现和势垒下截面的趋势),即,耦合沟道模型使用浅M3 Y+排斥势。计算表明,通道耦合的振荡的外观中发挥了重要的作用,并在能量加权的截面的导数和离心屏障的高度的峰值之间的简单关系丢失,所以是作为该系统的障碍分布的激发函数的二阶导数的解释,在能量高于库仑障碍。
Coupled-channels description of multinucleon transfer and fusion reactions at energies near and far below the Coulomb barrier
我们研究重离子多核子转移反应使用耦合通道形式主义。我们首先使用半经典近似,并表明入口和对传输通道之间的直接耦合,提高了适合的实验一个和两个中子转移截面的40 Ca +96 Zr和60 Ni +116 Sn系统。然后,我们讨论的微扰方法的有效性,并突出高阶项的效果。吸收的影响也研究了库仑势垒周围的能量。最后,我们使用量子耦合通道的方法来实现的融合截面和转移概率的40 Ca +96 Zr反应的同时描述。我们发现,集体激发态的耦合对库仑势垒附近的转移几率有显著的影响。
Sub-barrier fusion enhancement with radioactive 134Te
测量了放射性$^{134}$ Te + $^{40}$ Ca在库仑势垒以上和以下能量下的熔合截面。反应中产生的蒸发残留物在零度电离室中检测,提供高效率的逆运动学。这两个耦合通道的计算和类似的Sn+Ca系统的比较表明,增加的亚势垒融合的概率,这是与存在的正Q值中子转移通道。相比之下,测量的$^{130}$ Te + $^{58,64}$ Ni的聚变激发函数,其中具有正Q值的中子转移通道,准确地再现耦合通道计算,包括只有非弹性激发。结果表明,传输通道的耦合可以导致增强的势垒下聚变,但这不是直接相关的正Q值中子传输通道在所有情况下。
Determination of nuclear deformations with an emulator for sub-barrier fusion reactions
Sino-French Institute of Nuclear Engineering and Technology, Sun Yat-sen University(中山大学中法核工程与技术学院);Department of Physics, Kyoto University(京都大学物理学系);Institute for Liberal Arts and Sciences, Kyoto University(京都大学教养研究院);RIKEN Nishina Center for Accelerator-based Science, RIKEN(理化学研究所仁科加速器科学中心);School of Data Science and Management, Utsunomiya University(宇都宫大学数据科学与管理学部);Nuclear Data Center, Japan Atomic Energy Agency(日本原子能机构核数据中心)
Sub-barrier fusion of 32S+90,96Zr: semi-classical coupled-channels approach
在库仑位垒附近和下方,测量了~(32)S +~(90)Zr和~(32)S +~(96)Zr的熔合激发函数,并获得了较好的精度。与32 S +90 Zr相比,32 S +96 Zr的亚势垒截面大得多。半经典耦合通道计算包括双声子激发能够描述子势垒增强仅为32 S +90 Zr。对32 S +96 Zr的分歧来自于该系统的正Q值中间中子转移。与~(40)Ca +~(96)Zr的比较表明,与正Q值中子转移通道的耦合可能在势垒下聚变增强中起作用。为了克服32 S +96 Zr的不一致性,提出了一个考虑中子迁移的简单模型计算。