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

　　慢中子俘獲過程（s-過程）和中間中子俘獲過程(i-過程)是宇宙中元素起源的重要過程。其中，s-過程在超鐵元素的核合成中貢獻了約一半的元素。¹³C(α,n)¹⁶O反應是s-過程與i-過程的中子源反應。由于其反應截面極低（在10^-14 靶量級），該反應在天體物理能區附近的實驗數據誤差較大，難以對理論外推結果進行有效的檢驗和約束。 

　　為了精確測量¹³C(α,n)¹⁶O反應截面，科研人員設計了一套由24根氦-3正比管組成的高效率低本底的中子探測陣列，并在錦屏深地實驗室開展了該探測陣列的中子本底測量，測得本底水平與地面相比降低265倍。 

　　中子探測陣列的效率刻度與模擬是影響中子源反應實驗系統誤差的主要因素?？蒲腥藛T使用四川大學的3MV串列加速器刻度了該陣列的探測效率，并結合GEANT4軟件模擬得到該探測陣列對2.5MeV中子的探測效率為26%。此外，科研人員還定量研究了角分布對探測效率的影響。 

　　研究表明，這套探測系統能夠滿足中子源反應¹³C(α,n)¹⁶O的測量要求。本工作為深地中子源反應實驗研究奠定了基礎。 

　　該研究得到了自然科學基金委重大項目和青年基金的支持。 

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

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

　　圖2：利用四川大學3MV加速器進行探測效率刻度并在錦屏深地實驗室開展本底測量。（圖/Nuclear Science and Techniques封面） 

　　（核天體物理室 供稿）