研究团队决定利用位于中国西南山区锦屏地下2400米深处的天然实验室,这里屏蔽掉了地面99.9999%的宇宙射线干扰。他们把一台质子束对撞机搬进了这个“暗室”,用高纯度的氟化氖靶材料接收了1.5MeV的质子轰击,并持续记录下1600小时的宝贵数据。 实验揭示了一个关键秘密:当恒星核心温度升至惊人的10亿K时,古老的碳氮氧循环过程能够通过一系列突破反应,直接把氟-19转化为钙-20。这个机制不仅完美解释了澳大利亚天文学家发现的最古老恒星SMSS0313-6708体内为何含有锂、碳、镁以及少量钙,还为解释轻元素抛射提供了新思路——原来它们可以通过温和的方式而不是猛烈的超新星爆炸离开恒星。 这个研究成果刊登在了顶级学术期刊《自然》上,审稿人罕见地给出了极高的评价:这次实验为核天体物理开辟了新的实验途径,打通了实验室数据与天文观测之间的联系,并且为詹姆斯·韦布望远镜等下一代天文设备未来的观测工作奠定了重要的理论基础。 回望历史,从宇宙大爆炸后长达38万年的“黑暗时代”直到第一束星光出现,大约在138亿年前,由暗物质引力促成的尘埃结构中诞生了第一代恒星。尽管这些恒星寿命短暂且燃烧剧烈,但它们是“时间胶囊”,为后来的宇宙留下了最古老的元素烙印——钙。 为了揭开这个谜团,2014年澳大利亚科学家在银河系边缘找到了一颗特殊的K型红巨星SMSS0313-6708,它被确认为目前已知的最古老恒星之一。这颗恒星的奇特之处在于体内同时存在锂、碳、镁和钙这四种元素。那么问题来了:这种神秘的钙究竟是从哪里来的?答案就在这次中国锦屏地下实验室的深度探测之中。