密西西比州立大学一名物理学家及其国际合作者首次在实验室中直接测量了一项被认为发生在中子星爆炸性爆发期间的关键核反应。研究团队表示，这类爆发与宇宙中较重元素的形成过程相关，而这些元素构成了地球行星及生命所需的物质基础。相关成果已发表在《天体物理学杂志》。

密西西比州立大学物理与天文学系助理教授、该研究首席研究员Jaspreet Randhawa表示，宇宙最初几乎完全由氢和氦组成，之后更重的元素在恒星及恒星爆炸过程中逐步形成。他称，通过厘清恒星爆发如何构建较重元素，研究人员能够更清楚地理解形成行星并支持生命的元素在宇宙中的分布。

Randhawa称，团队关注的问题之一是：在中子星表面发生的X射线爆发期间，较重元素的形成是否存在“内在障碍”从而导致过程停滞。他表示，研究生Muhammad Asif Zubair也参与了该研究。团队的测量结果显示，这一障碍“比预期弱得多”，意味着构建较重元素的过程可能得以继续推进。

Randhawa介绍，中子星是大质量恒星爆炸后留下的高密度残骸，体积可与一座城市相当，但质量可能超过太阳。在某些双星系统中，中子星会从伴星吸积物质，进而产生极端温度与压力条件，触发X射线爆发。

研究团队指出，科学界长期怀疑在这类爆发中，较重元素的形成过程可能会在铜-59处出现停滞。铜-59是一种寿命不到两分钟的短寿同位素，极短的时间窗口使相关反应难以在实验室中开展研究，也成为直接测量的主要挑战之一。

在此次实验中，研究人员制备了铜-59束流，并在其衰变前将其加速后射向冷冻氢靶。实验在加拿大国家核与粒子物理实验室TRIUMF完成。研究团队称，TRIUMF是全球少数能够产生足够数量铜-59束流以供研究的设施之一，此次工作实现了该关键反应的首次直接实验室测量。