我國科研人員深地實驗揭示古老恆星鈣元素起源之謎

我國科研人員通過深地實驗，揭示了宇宙中已知最古老恆星鈣元素的起源之謎。近日，相關論文刊發在了國際期刊《自然》上。

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，它誕生於大爆炸後一億年左右，由第一代恆星的超新星爆發形成的星雲組成。當時觀測到了鋰、碳、鎂和鈣元素，其中鈣元素起源問題一直成謎。

天體理論認為，它的鈣元素可能來源於熱碳氮氧循環的突破反應，但尚無實驗數據支持，導致當前恆星演化模型難以解釋天文觀測數據。論文第一通訊作者、北京師範大學教授何建軍介紹，第一代恆星環境下發生的熱核反應概率極低。在地面實驗室由於宇宙射線本底的干擾，人們一直無法對這些反應進行直接測量。中國錦屏地下實驗室，是目前世界上最深的地下實驗室，垂直岩石覆蓋達2400米，可將宇宙射線通量降到地面水平的千萬分之一至億分之一。

△在世界最深的實驗室中國錦屏地下實驗室探索宇宙的奧秘

錦屏深地核天體物理裝置由中國原子能科學研究院柳衞平研究員率領科研團隊，聯合中科院近代物理研究所、北京師範大學、清華大學和雅礱江流域水電開發有限公司等單位於2020年底在深地建成。北京師範大學核科學與技術學院的何建軍教授團隊經過數年準備和鑽研，利用該裝置開展了對氟俘獲質子的直接測量實驗。最終驗證了鈣來源於碳氮氧循環的突破反應這一假説，成功解釋了古老恆星鈣元素的起源問題，強有力地支持了第一代恆星的弱超新星爆演化模型，並將為詹姆斯·韋布望遠鏡未來觀測提供可靠的數據。

《自然》審稿人認為這是一個巨大的實驗成功，這為未來的核天體物理學研究提供了新途徑。這項研究結果會引起核天體物理學界的強烈興趣，包括實驗物理學、恆星建模以及觀測等。

（總枱央視記者 許滸 王新琦）