稀有同位素束流设施（FRIB）的研究人员已成功在实验室环境下模拟出一种罕见的宇宙反应，为追踪宇宙中最稀有元素的起源开辟了新途径。
该团队利用稀有同位素束流，直接测量了砷-73捕获质子并形成硒-74的过程。这项实验为p-核（p-nuclei）的形成提供了新数据。p-核是比铁更重的富质子同位素，几十年来一直令天体物理学家感到困惑。
这项发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的研究，汇集了来自美国、加拿大和欧洲20家机构的45多位科学家的合作成果。
破解p-核之谜
大多数比铁重的元素都是通过恒星内部的中子捕获过程形成的。然而，p-核无法通过这种方式产生，因此其起源在过去60多年里一直是深入研究的课题。
目前的一种主流理论认为，这些元素是在超新星爆发期间通过伽马过程（gamma process）产生的。在这些极端环境下，高温产生的伽马射线会从现有的重核中剥离粒子。
由于该过程中涉及的许多同位素寿命极短，科学家们在过去主要依赖理论模型，而非直接测量。
“尽管p-核的起源已成为研究课题超过60年，但针对短寿命同位素重要反应的测量几乎处于空白状态，”该研究的负责人、里贾纳大学博士后研究员阿特米斯·灿特里（Artemis Tsantiri）表示。
灿特里指出，只有依靠像FRIB这样先进的设施，这种规模的实验才成为可能。
为了进行这项测试，团队利用FRIB的ReA加速器产生砷-73束流，并将其导入氢气室中。通过测量正向反应，研究人员可以确定逆向反应的速度，这对于理解硒-74在太空中的形成与消亡过程至关重要。
虽然新的测量结果将天体物理模型中的不确定性降低了一半，但数据也揭示了现有理论中的空白。研究结果表明，尽管团队已经阐明了最轻p-核形成的极限，但恒星核合成的完整图景仍有待揭示。
