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我院核物理与天体物理团队指导本科生在Phys. Lett. B上发表重要成果
发布时间: 2020-04-30 10:26:40   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

近日,我院“核物理与天体物理”研究团队在天体物理中的弱相互作用过程方面取得了重要进展,相关工作发表于核物理与核天体物理权威期刊《Physics Letters B》上。该研究工作的题目为:“A novel method for stellar electron-capture rates of excited nuclear states”。这篇工作的发表标志着该课题组正式向天体物理中与弱相互作用有关的若干个领域的进军与拓展。

 

弱相互作用过程在很多天体环境中起着至关重要的作用,因为强相互作用与电磁相互作用过程往往处于化学平衡状态。其中,超新星爆发是宇宙中最剧烈、人们最关心的现象之一。大质量恒星演化到生命晚期时,其自身的核燃料消耗殆尽,引力开始占主导地位,诱发恒星开始坍缩。此时,大量的相对论简并电子所产生的简并压可以阻止坍缩的发生。一方面,原子核的电子俘获过程不仅可以降低电子的数目,从而减少电子的简并压,电子俘获过程中所产生的中微子还会带走大量的能量。这两个作用都会加速恒星的坍塌。另一方面,恒星坍缩后所导致的超新星爆发过程中较轻原子核可以通过快中子俘获和beta衰变过程合成较重的元素(比铁重的元素),为宇宙中的重元素起源之谜提供最可能的机制。

 

 

以上若干个天体事件中都需要精确的原子核弱相互作用过程(电子俘获、beta衰变等)的衰变率。在这些高温高密的天体环境中,原子核有很大几率处于较高激发态。因此,人们急需对激发原子核态之间的弱相互作用过程几率进行可靠的描述。该工作首次研究了原子核的两种重要的激发模式:准粒子激发和集体激发,对天体中弱相互作用过程几率的影响。同时,也为人们理解这些弱相互作用过程提供了一种新的理论方法。该方法不仅可以用于对恒星演化的各个过程进行研究,还可以帮助人们理解白矮星的演化、中子星的冷却等诸多问题。

 

   该工作由我院王龙军副教授和李志攀教授以及上海交通大学孙扬教授合作指导完成,2017级本科生谭亮和刘益秀分别为论文的第一、第二作者,王龙军副教授为通讯作者。第一作者和通讯作者单位均为西南大学物理科学与技术学院。其中,两位本科生负责公式推导、量纲分析、部分程序编写与调试,以及部分计算与作图等工作,高质量地完成了任务。

 

该研究工作得到了国家自然科学基金(项目编号No.11905175, 11875225, U1932206)、国家重点基础研究发展计划(项目编号No.2016YFA0400501)、 和2019年国家级大学生创新创业训练项目(项目编号No.201910635016)的资助。

 

论文连接:https://doi.org/10.1016/j.physletb.2020.135432