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上海激光电子伽玛源装置Shanghai Laser-Electron Gamma Source （SLEGS）预制研究 马余刚 蔡翔舟 重离子反应组 中国科学院上海应用物理研究所 ygma@sinap.ac.cn caixz@sinap.ac.cn Outline 引言 世界上现有g束线站的简介 SLEGS 低能(MeV)g光束线站初步设计 核物理、核天体物理及其相关应用 SLEGS项目预制研究实施计划 总结 三类?光源：康普顿背散射、韧致辐射、束发射 II、世界上现有g束线站的简介 IV、产生低能光束线的性质 V、在核物理、核天体物理及其相关应用 1、采用库仑离解方法研究辐射俘获反应： 某些核反应截面的知识是解释大爆炸、恒星演化或超新星爆炸的关键，人们需要在相应于天体物理温度（即非常低碰撞能时，恒星内部核燃烧温度在107~0.5×109K内，对应的热运动能量仅为1~450KeV）的截面。 由于库仑位垒抑制了感兴趣的反应截面，进行这样碰撞能非常低、截面非常小的实验测量通常非常困难。 迄今为止，天体物理（特别恒星内部核燃烧）所采用的核反应截面几乎都是由高能范围（E1~10MeV或更高）核反应实验曲线向低能范围外推而求得的。由于许多原子核的低激发共振能级尚未知晓，这种外推结果往往不可靠。 例如：由于1982~1984年间实验发现16O的两个阈下共振能级以及某些能态间的相干作用，使得对大质量恒星演化极为关键的核反应12C + a →16O + g的截面值发生了几倍的变化（可能3~5倍），但至今仍未定论。 利用库仑离解方法可以实现这一测量：天体中感兴趣的反应过程为b + c→ a + g，利用测量时间反演反应a + g → b + c + Q来代替直接测量。 利用细致平衡原理，可获得天体物理中感兴趣的恒星温度时反应截面和反应率，同时具有较大反应截面和分解（breakup）运动学灵活性的优点。 举出几个感兴趣的辐射俘获反应: 从14N到Mg轻核a俘获反应的研究直接相关大质量的氦燃烧核中的弱s过程分量中g的产生。如在恒星温度时对18O(a,g)22Ne、22Ne(a,g)26Mg低能反应的精确测量对研究在恒星氦燃烧条件时中子通量非常重要。 15N(a,g)19F和19F(p,g)20Ne反应研究：质量1~8M0恒星的后阶段各种氢、氦和碳燃烧带中核合成中，观察到19F丰度由来仍是未知。一种可能是在AGB星中氦燃烧壳的热脉冲中通过18O(p,a)15N (a,g)19F反应合成，上述实验对研究19F在热脉冲产生和消耗预言提供有用数据。 4He(an,g)9Be反应是天体物理中一个关键过程，除可进行9Be直接光子分解研究，9Be上述库仑离解实验也是值得做的。因为实验室中不能以直接方式获得双中子俘获反应情况，考虑用库仑离解率来研究(n,g)和(2n,g)俘获反应也很有意思。 要了解恒星中氦燃烧过程和碳氧比，必须得到相应能量(300KeV)的12C(a,g)16O反应数据。此能量截面估计值约10-8nb，实验室无法测量。实验上已获得最低能量为1.2MeV的截面值，必须通过外推到300KeV，外推主要误差来自a粒子能量在1MeV附近许多共振对截面的贡献。为解决这个问题可采用~8.3MeVBCS极化g束，产生1MeV a粒子，通过逆反应进行研究。 利用核共振荧光(NRF)进行核激发态的宇称、跃迁多极性测量 通过极化的低能准单色?射线，还可以研究核激发态的宇称测量。DUKE大学用5－6MeV的高强度极化的低能准单色?射线，能用很短的束流时间确定激发态的宇称。 Phys. Rev. Lett. 88, 12502 (2001); Phys. Rev. Lett. 78, 4569 (1997); 高同位旋(N/Z)核的结构研究 高同位旋的物理是当今核物理发展的一个主要方向。如中子晕的发现。另外，发现了中子皮与核芯的矮共振。可以用低能准单色?射线来系统研究不同同位旋核的矮共振的系统学。 Phys. Rev. Lett. 93, 192501 (2004); Phys. Rev. Lett. 89, 272502 (2002); Phys. Rev. Lett. 85, 274 (2000) VI、SLEGS项目预制研究计划 1、开展上海激光电子伽玛源（SLEGS）的预制研究，完成在上海光源大科学装置上建立低能MeV量级g束线站的物理设计报告 2、完成SLEGS所需的分子气体激光器、激光反馈控制系统、g射线探测系统等关键部件的研制工作 3、与大阪大学合作，参与在Spring-8上完成低能g束线的建设，并首先开展核天体物理中两个重要的辐射俘获反应的实验测量，为将来在SLEGS上开展基础