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　　近期，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所科研人員與四川大學(xué)、中國(guó)原子能科學(xué)研究院合作者成功研制了高效率低本底的中子探測(cè)陣列，為在錦屏深地實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的恒星中子源反應(yīng)¹³C(α,n)¹⁶O的精確測(cè)量提供了高性能的探測(cè)器系統(tǒng)。相關(guān)成果以封面文章的形式發(fā)表于Nuclear Science and Techniques。 

　　慢中子俘獲過(guò)程（s-過(guò)程）和中間中子俘獲過(guò)程(i-過(guò)程)是宇宙中元素起源的重要過(guò)程。其中，s-過(guò)程在超鐵元素的核合成中貢獻(xiàn)了約一半的元素。¹³C(α,n)¹⁶O反應(yīng)是s-過(guò)程與i-過(guò)程的中子源反應(yīng)。由于其反應(yīng)截面極低（在10^-14 靶量級(jí)），該反應(yīng)在天體物理能區(qū)附近的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較大，難以對(duì)理論外推結(jié)果進(jìn)行有效的檢驗(yàn)和約束。 

　　為了精確測(cè)量¹³C(α,n)¹⁶O反應(yīng)截面，科研人員設(shè)計(jì)了一套由24根氦-3正比管組成的高效率低本底的中子探測(cè)陣列，并在錦屏深地實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了該探測(cè)陣列的中子本底測(cè)量，測(cè)得本底水平與地面相比降低265倍。 

　　中子探測(cè)陣列的效率刻度與模擬是影響中子源反應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要因素?？蒲腥藛T使用四川大學(xué)的3MV串列加速器刻度了該陣列的探測(cè)效率，并結(jié)合GEANT4軟件模擬得到該探測(cè)陣列對(duì)2.5MeV中子的探測(cè)效率為26%。此外，科研人員還定量研究了角分布對(duì)探測(cè)效率的影響。 

　　研究表明，這套探測(cè)系統(tǒng)能夠滿足中子源反應(yīng)¹³C(α,n)¹⁶O的測(cè)量要求。本工作為深地中子源反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。 

　　該研究得到了自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目和青年基金的支持。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1007/s41365-022-01030-0 

圖1：探測(cè)效率隨能量變化。（圖源/Nuclear Science and Techniques）  

　　圖2：利用四川大學(xué)3MV加速器進(jìn)行探測(cè)效率刻度并在錦屏深地實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展本底測(cè)量。（圖/Nuclear Science and Techniques封面） 

　　（核天體物理室 供稿）