核天体rp过程路径上A>80核素的精确质量测量

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11905261
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    邢元明
  • 依托单位：
    中国科学院近代物理研究所
  • 学科分类：
    A2705.核天体物理
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

X-ray bursts are the most frequently observed thermonuclear explosions in the Galaxy. The main driving process of this astrophysical phenomenon is the rapid proton capture (rp) process, which involves many proton capture reactions on unstable nuclei. Nuclear masses are key parameters in the calculation of these reaction rates and high mass accuracy is generally required. At present, the masses of many related nuclei with A >80 are not well-known or even unknown. It becomes an important uncertainty in the model research of X-ray bursts. Based on the Large-scale scientific facility HIRFL-CSR, this project takes advantage of the international leading double time-of-flight (double TOF) detector technology and use 124Xe as the primary beam for the first time to carry out the mass measurements of a batch of nuclides with A>80 on the nuclear reaction pathway of rp-process. There are about 10 nuclides that the project intends to measure for the first time or to improve the mass precision. Basically, these nuclides’ mass precision can reach 50 keV or even 10 keV. Through the mass measurement of this project, the nuclear mass and nuclear reaction rate database required for astrophysics research can be updated. Combined with the X-ray burst model, the rp-process nucleosynthesis pathway as well as the X-ray burst ash composition can be more accurately defined. It also opens the way for HIAF to use a much heavier primary beam for double TOF mass measurements in the future.
X射线暴是银河系内最常见的热核爆发事件。驱动这一天体现象的主要核过程是快质子俘获(rp)过程，该过程涉及大量不稳定核素的质子俘获等反应，计算这些反应率需要精确的原子核质量数据。目前A>80核区的大量相关核素质量精度不够甚至质量未知，成为X射线暴模型研究中的重要不确定因素。本项目依托大科学装置HIRFL-CSR，利用国际领先的双飞行时间(双TOF)探测器技术，首次使用124Xe作为主束，开展对rp过程核反应路径上的一批A>80核素的精确质量测量。本项目拟首次测量和提高质量精度的核素有10个左右，质量精度基本可以达到50keV，部分可达10keV。通过本项目的质量测量，可以更新核天体物理研究所需的核素质量和核反应率数据库，结合X射线暴模型，可以更准确地限定rp过程核合成路径和X射线暴产物丰度。另外也可为未来HIAF使用更重的主束进行双TOF质量测量开辟道路。

结项摘要

对A=80-100缺中子核区原子核的研究是一个国际热点。这是因为该核区既涉及到原子核形变及壳层演化等核结构问题, 又涉及到关键的核天体核合成过程。本项目主要针对该核区，开展了一系列工作。1.提出了新的数据分析方法，可以准确区分存在周期谱重叠的基态和激发态。利用该方法，我们提高了69As,73Br,75Kr,79Sr和81Y的质量精度到keV量级，并且首次给出95Pd,93Rh,91Ru和87Mo的1/2-低位同核异能态的质量(激发能)。利用这些质量，在包含张量力作用下的壳模型帮助下，我们揭示并理解了A=80-100部分缺中子核素的1/2-低位同核异能态激发能的系统性变化规律，显示出张量力在该核区中子质子相互作用中起到了重要作用。2.利用新报道的本项目目标原子核(例如89Ru)高精度质量，研究了其对核天体rp核合成过程的影响。我们发现新质量很好地限制了有关核反应(例如88Tc(p,γ))反应率不确定度，消除了质量不确定性对A=89核素丰度的影响。3.利用双飞行时间探测器高精度测量了离子的速度信息并提取出了离子Betatron振荡的tune值和储存环的γt值，促进了有关加速器技术以及储存环上基于双TOF的新型等时性质谱术的发展。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
In-ring velocity measurement for isochronous mass spectrometry
用于等时质谱分析的环内速度测量
  • DOI：
    10.1103/physrevaccelbeams.24.042802
  • 发表时间：
    2021-04
  • 期刊：
    Physical Review Accelerators and Beams
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Zhou X.;Zhang M.;Wang M.;Zhang Y. H.;Yuan Y. J.;Yan X. L.;Zhou X. H.;Xu H. S.;Chen X. C.;Xing Y. M.;Chen R. J.;Xu X.;Shuai P.;Fu C. Y.;Zeng Q.;Sun M. Z.;Li H. F.;Wang Q.;Bao T.;Si M.;Deng H. Y.;Liu M. Z.;Liao T.;Shi J. Y.;Song Y. N.;Yang J. C.;Ge W. W.;Li
  • 通讯作者：
    Li
Determination of luminosity for in-ring reactions: A new approach for the low-energy domain
环内反应光度的测定：低能域的新方法
  • DOI：
    10.1016/j.nima.2020.164367
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xing Y.M.;Glorius J.;Varga L.;Bott L.;Br;au C.;Brückner B.;Chen R.J.;Chen X.;Dababneh S.;Davinson T.;Erbacher P.;Fiebiger S.;Gaßner T.;Göbel K.;Groothuis M.;Gumberidze A.;Gyürky G.;Heil M.;Hess R.;Hensch R.;Hillmann P.;Hillenbr;P.-M.;Hinrichs O.;Jura
  • 通讯作者：
    Jura
Isochronous mass measurements of neutron-deficient nuclei from 112Sn projectile fragmentation
112Sn 弹丸碎裂中的缺中子核的等时质量测量
  • DOI：
    10.1103/physrevc.107.014304
  • 发表时间：
    2023
  • 期刊：
    PHYSICAL REVIEW C
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Y. M. Xing;C. X. Yuan;M. Wang;Y. H. Zhang;X. H. Zhou;Yu. A. Litvinov;K. Blaum;H. S. Xu;T. Bao;R. J. Chen;C. Y. Fu;B. S. Gao;W. W. Ge;J. J. He;W. J. Huang;T. Liao;J. G. Li;H. F. Li;S. Litvinov;S. Naimi;P. Shuai;M. Z. Sun;Q. Wang;X. Xu;F. R. Xu;T. Yamaguchi
  • 通讯作者：
    T. Yamaguchi
Charge resolution in the isochronous mass spectrometry and the mass of ~(51)Co
等时质谱中的电荷分辨率和 Co-51 的质量
  • DOI：
    10.1007/s41365-021-00876-0
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Nuclear Science and Techniques
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Zhou Xu;Wang Meng;Zhang Yuhu;Xu Hushan;Yuan Youjin;Yang Jiancheng;Litvinov Yu A;Litvinov S A;Mei Bo;Yan Xinliang;Xu Xing;Shuai Peng;Xing Yuanming;Chen Ruijiu;Chen Xiangcheng;Fu Chaoyi;Zeng Qi;Sun Mingze;Li Hongfu;Wang Qian;Bao Tong;Zhang Min;Si Min;Deng H
  • 通讯作者：
    Deng H
Precision measurement of the transition energy γt versus magnetic rigidity for storage-ring isochronous mass spectrometry
存储环等时质谱分析中跃迁能 γt 与磁刚度的精确测量
  • DOI：
    10.1016/j.nima.2022.166329
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Nuclear Instruments and Methods in Physics Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    M. Zhang;Yuhu Zhang;M. Wang;X. K. Zhou;Y. Yuan;X. L. Yan;Y. M. Xing;C. Y. Fu;R.J. Chen;X. W. Xu;P. Shuai;Q. Zeng;M. Z. Sun;Hongfu Li;M. Si;Qun-Yao Wang;Tianwei Bao;Han-Yu Deng;M. Z. Liu;Ting Liao;Jin-Yang Shi;Yu-Nan Song;H.Y. Jiao;X. K. Zhou;H. S. Xu;Jie
  • 通讯作者：
    Jie

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    徐星;王猛;张玉虎;帅鹏;徐瑚珊;涂小林;周小红;陈瑞九;陈相成;付超义;葛壮;黄文嘉;蓝乙华;李宏福;刘君豪;孙铭泽;邢元明;颜鑫亮;曾奇;张鹏;肖国青;詹文龙
  • 通讯作者：
    詹文龙
核素等时性质量测量实验中一种基于离子速度纯化次级束的方法
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    原子核物理评论
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘大委;王猛;徐星;颜鑫亮;帅鹏;涂小林;张玉虎;陈瑞九;邢元明;原有进;杨建成;徐瑚珊;夏佳文
  • 通讯作者：
    夏佳文

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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