Fotoneutronreaktionens tvärsnitt är en nyckelparameter inom kärnfysik, kärnastrofysik och kärntekniska tillämpningar. Sedan 1960-talet har systematiska avvikelser kvarstått mellan data som mätts av Lawrence Livermore National Laboratory i USA och Saclay Nuclear Research Center i Frankrike med hjälp av gammakällor för förintelse av positronflyg. Trots flera experimentella utvärderingar har dessa avvikelser inte lösts helt, vilket kräver ommätning och omvärdering.
Shanghai Laser Electron Gamma Source (SLEGS) är världens första gamma-strållinje under 22 MeV, baserad på lasern Compton-spridning med lutande infallsläge, konstruerad som en del av den andra fasen av Shanghai Synchrotron Radiation Facility. Genom att justera interaktionsvinkeln mellan lasern och elektronstrålen i lagringsringen i Shanghai Synchrotron Radiation Facility producerar SLEGS kvasi-monokroma gammastrålar med kontinuerligt justerbara energier från 0,66 MeV till 21,7 MeV. SLEGS har varit i drift sedan 2023 och erbjuder en energiupplösning på 5 % till 15 % och ett högt flöde på 105till 107fotoner/s, vilket ger en avancerad experimentell plattform för forskning om fotonukleära reaktioner. Lasergamma-forskargruppen mätte ( , 1n) fotoneutronreaktionens tvärsnitt av197Au och159Tb, som validerar den SLEGS-specifika metoden för fotoneutrontvärsnittsmätning. Detta arbete lägger forskningsgrunden och ger experimentella förutsättningar för att lösa systematiska avvikelser i fotonukleära data.
Nyligen har ett samarbete mellan Shanghai Advanced Research Institute of the Chinese Academy of Sciences, Shanghai Institute of Applied Physics vid den kinesiska vetenskapsakademin, University of Chinese Academy of Sciences och Fudan University använt den kvasi-monokroma gammastrålen som genereras av SLEGS för att mäta fotoneutrontvärsnitten av197Au och159Tb med en egen-utvecklad Flat Efficiency Neutron Detector Array (FED-detektor).
Experimentet rekonstruerade det infallande gammaspektrumet med hjälp av en direkt dekonvolutionsmetod och använde en kvotteknik för att härleda den genomsnittliga neutronenergin och detektoreffektiviteten. Monoenergetiska tvärsnittsdata erhölls med användning av Oslo-metoden. Resultaten visar att SLEGS-data stämmer överens med mätningar från Compton-laserspridningsgammakällan vid Japans NewSUBARU-anläggning och överträffar data från gammakällor för positronflygförintelse som används av Lawrence Livermore National Laboratory och Saclay Nuclear Research Center. Detta validerar tillförlitligheten hos SLEGS-anläggningen och dess mätmetodik, vilket lägger grunden för att lösa avvikelser i data för andra nuklider i framtiden.
De relaterade forskningsresultaten publicerades i Science Bulletin. Studien fick stöd från bland annat Kinas National Key R&D Program och National Natural Science Foundation of China.