近日，由原子能院聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、高能物理研究所、物理研究所、北京應(yīng)用物理與計算數(shù)學(xué)研究所、北京師范大學(xué)、國家天文臺以及上海高等研究院開展了“處于等離子體環(huán)境中7Li(D, n)(氘離子與鋰-7離子發(fā)生聚變反應(yīng)產(chǎn)生中子)天體物理S因子的首次實(shí)驗測量”研究，為未來在極端等離子體環(huán)境中測量核反應(yīng)參數(shù)提供了研究參考，為激光等離子體物理和激光核物理相關(guān)研究在核物理基礎(chǔ)和高能量密度物理研究等領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用提供重要理論依據(jù)、實(shí)驗方法和數(shù)據(jù)支撐，促進(jìn)了學(xué)科間的發(fā)展和交叉融合。該研究成果發(fā)表于國際核物理領(lǐng)域頂級期刊Physics Letters B(《物理快報B》)，通訊作者為原子能院核物理研究所呂沖副研究員、復(fù)旦大學(xué)符長波教授、原子能院核物理研究所郭冰研究員，第一作者為上海交通大學(xué)博士生王文釗。

7Li(D, n)反應(yīng)實(shí)驗設(shè)置

近年來，隨著強(qiáng)激光技術(shù)的迅速發(fā)展，其成為了繼加速器和反應(yīng)堆之后研究核科學(xué)的一種新手段，并形成了一門新的交叉學(xué)科——激光核物理。其中，基于強(qiáng)激光裝置開展極端等離子體環(huán)境中的核反應(yīng)研究具有十分重要的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用需求價值。在核物理基礎(chǔ)和高能量密度物理研究等領(lǐng)域，強(qiáng)激光是實(shí)驗室中產(chǎn)生類似于恒星或者高能量密度環(huán)境的重要途徑之一，是研究高溫、高密等離子體環(huán)境下核反應(yīng)機(jī)制的理想途徑，對研究宇宙原初核合成和恒星Li豐度問題，以及理解極端等離子體環(huán)境對核參數(shù)的影響均具有重要意義。

7Li(D，n)反應(yīng)在全等離子體和非等離子體環(huán)境中的天體物理S因子的比較

等離子體是由大量離子、電子等多種粒子所組成的準(zhǔn)電中性物質(zhì)。在激光驅(qū)動的噴流對撞相互作用過程中，存在多種不穩(wěn)定性，會產(chǎn)生高強(qiáng)度的電磁場，并且在實(shí)驗過程中每一發(fā)激光也存在不確定性，這些都對測量聚變反應(yīng)中的核反應(yīng)截面帶來了極大的困難。在本研究中，項目團(tuán)隊利用中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所的“神光-II”激光裝置，通過兩團(tuán)相向運(yùn)動的等離子體噴流對撞方法，開展等離子體環(huán)境中的7Li(D, n)反應(yīng)實(shí)驗研究，建立了等離子體對撞過程研究氘鋰聚變反應(yīng)的理論模型及數(shù)值模擬程序，利用核反應(yīng)相互刻度的方法，消除了等離子體不穩(wěn)定性和激光參數(shù)不穩(wěn)定性對實(shí)驗測量的影響，首次實(shí)驗測量了等離子體環(huán)境中7Li(D, n)的天體物理S因子。研究結(jié)果證明在Gamow窗口173keV能量附近，電子庫侖屏蔽效應(yīng)沒有影響與鋰豐度之謎有關(guān)的Li-7消耗反應(yīng)。

該項研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金、財政部穩(wěn)定支持經(jīng)費(fèi)、中核集團(tuán)青年英才以及原子能院院長基金等項目支持。未來項目團(tuán)隊將繼續(xù)基于國內(nèi)大型激光裝置以及原子能院建成的百太瓦激光裝置，開展等離子體環(huán)境中的核反應(yīng)等研究。