近日，北航物理学院核物理实验团队与中国科学院近代物理研究所、安徽大学和日本大学合作在《The Astrophysical Journal》期刊在线发表了题目为“Stellar β−-decay Rate of 63Ni and Its Impact on the s-process Nucleosynthesis in Massive Stars”的论文。王昕旭为第一作者，孙保华教授和梶野敏贵教授为通讯作者。论文链接（https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adc1be）。

比铁重的元素在人体和日常生活中有着不可替代的作用，例如Cu，Zn等微量元素是维持代谢、免疫、生长发育等生命活动的必需物质。对于这些比铁重的元素，大约有一半是在渐近巨星支星（AGB星）和大质量恒星中通过慢中子俘获过程（s-process）产生，另一半则由超新星等爆发性天体环境中的快中子俘获过程（r-process）产生。在模拟这些元素合成的网络计算中，不稳定核的β衰变速率是重要核物理输入量。

在高温高密的天体环境中，如s-process（典型温度约几亿开尔文），原子核可能处在低能激发态，且基态和低能激发态可达到玻尔兹曼热平衡。因此，天体环境中原子核激发态的β衰变需要考虑进到总的衰变中，导致衰变速率与在实验室中的衰变速率不同。这种衰变速率被称为天体衰变速率。

本工作研究了s-process中一个重要的分支点核⁶³Ni的天体衰变速率，及其对发生在大质量恒星中s-process的影响。分支点核是指该核的β衰变与中子俘获速率相近。因为缺少激发态衰变速率的实验值，本研究借助壳模型的方法计算了不同相互作用参数下⁶³Ni两个低能激发态的β衰变速率，并且考虑了高电离态原子带来的束缚态β衰变（bound-state β decay）的影响。研究发现，在s-process中，相比于基态的衰变速率，⁶³Ni的衰变速率可以增大2~3个数量级。不同的相互作用参数可以给大质量恒星中s-process的Zn元素产额带来约10%的不确定度。团队后续将开展实验研究，测量⁶³Ni两个低能激发态的β衰变速率，进而理解宇宙中Ni-Cu-Zn质量区的元素起源。