2026年3月6日晚，由6163银河线路检测中心、北京现代物理研究中心主办的“6163银河线路检测中心物理学科卓越人才培养计划讲堂：名师面对面”（第四十九期）在6163银河线路检测中心第二教学楼203教室举行。中国原子能科学研究院研究员、原副院长，南方科技大学物理系讲席教授柳卫平院士应邀讲授“大山深处仰望星空：锦屏深地核天体物理（JUNA）实验”。本期讲堂由6163银河线路检测中心博雅讲席教授、北京现代物理研究中心主任高原宁院士主持。
“天高地迥，觉宇宙之无穷”，每每谈及宇宙，人类总是心怀好奇与向往。先是从肉眼观测转向望远镜观测模式，然后从可见光观测模式扩展到电磁波的多波段观测模式；几乎与此同时，将电磁波观测扩展到宇宙线、中微子和引力波，时至今日，极大地提升了获取宇宙和天体信息的能力，为探索宇宙奥秘开辟了新的视野。而要揭示宇宙和天体演化漫长、复杂的历程，最直接的途径便是深入了解天体中各元素的组成比例，以及天体在各演化阶段内部发生的元素核合成过程。
核过程不仅是恒星克服自身引力收缩的主要能量来源，也是宇宙中除氢之外所有元素得以合成的唯一途径，贯穿于从大爆炸发生到恒星寿命终结的整个宇宙和天体演化历程。元素核合成，即在宇宙演化中通过核反应或核衰变产生新元素的过程，主要包括大爆炸核合成（亦称原初核合成）、恒星核合成、宇宙射线引发的散裂过程、重元素核合成等四种类型。其中，重元素主要经由小质量到中等质量恒星中的慢中子俘获过程（s过程）及与大质量恒星紧密相关的快中子俘获过程（r过程）而产生。2002年，美国国家研究理事会将“从铁到铀的重元素是如何形成的？”遴选为“建立夸克与宇宙的联系：新世纪的11个科学问题（物理学11大未解之谜）”之一，突显了应对国际科技竞争向基础前沿前移的迫切需要。为此，亟待实现对恒星核合成路径上关键核素质量、寿命及相关核反应率的精确测量。兼具探究宇宙宏观现象与原子核微观机制的前沿交叉学科被称为核天体物理。
柳卫平指出，从恒星核合成过程的理解到中子星内部结构的探测，从核反应率的精确测量到多信使天文学的交叉融合，核天体物理正在经历一个前所未有的发展时期
在恒星平稳演化阶段，热核反应发生在温度、密度相对较低的物理环境中。此时，反应的伽莫夫能区（约几十到几百电子伏）远低于库仑势垒能量（约几兆电子伏），导致反应截面极小、反应持续时间极长；在伽莫夫峰附近，反应截面通常仅为皮靶（10⁻¹² b）到飞靶（10⁻¹⁵ b）量级的极小范围，这就意味着经过百亿次碰撞才可能发生一次热核反应。在地面实验室，由于宇宙射线产生的本底过高，难以对反应截面进行精确测量，一般只能由在高能区观测到的反应截面-能量函数关系外推出低能区的反应截面，造成显著的模型误差。相较而言，由于深层岩石能够有效地屏蔽宇宙射线，将实验装置移至极深地下实验室，即可大幅降低本底干扰，从而获得更精确的测量数据。
柳卫平重点讲述了由中国原子能科学研究院牵头，中国科学院近代物理研究所、北京师范大学、四川大学、山东大学、清华大学、上海交通大学、深圳大学、中山大学、南方科技大学等研究机构和大学共同参与的锦屏深地核天体物理（JUNA）实验，直面“做基础研究，只有第一，没有第二”的挑战与机遇。他带领联合团队依托世界上最深、最大、最“纯净”的深地实验室——中国锦屏地下实验室二期极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施，自主研制出世界上束流强度最高的深地实验装置，建立起高效率、大立体角的探测器阵列，为开展深地核天体物理研究奠定了坚实的基础。
柳卫平说，锦屏山厚达2400米的岩层是隔绝宇宙射线的天然屏障，为打造模拟恒星内部环境的“迷你宇宙”提供了绝佳条件
20世纪30年代初，汉斯·贝特（H. A. Bethe）提出恒星能量来源包括质子-质子链反应和碳氮氧循环两种过程。从碳到氧的反应决定着宇宙中的碳氧丰度（含量）比，对恒星演化、元素核合成乃至生命起源至关重要；然而，该反应的产生机制迄今成谜，被视为核天体物理领域的“圣杯反应”（即12C(α,γ)16O反应）。柳卫平领导的JUNA团队经过十数年攻坚克难，不仅实现了国际上首次在深地实验室的“圣杯”反应直接测量，同时开启了一系列关键天体核反应的实验探测。2021年12月，首批发布四个核天体物理关键反应的实验结果，测量灵敏度、统计精度均高于国际同类装置水平，达到核天体物理直接测量的最大曝光量、最宽能量范围和最高灵敏度，标志着我国核天体物理实验迈入国际先进行列，成为世界上第三个具备开展深地核天体物理研究能力的国家。其中，伽马射线天文学反应达到了最高精度的测量（基于25Mg(p,γ)26Al反应的研究）；氟丰度反应到达伽莫夫窗口，并解释了早期恒星重元素的产生机制（基于19F(p,g)20Ne的研究）；中子源反应全面覆盖了核天体物理中间中子俘获过程（基于13C(α,n)16O反应的研究）；“圣杯”反应达到了最接近伽莫夫窗口和最高灵敏度的测量——随着JUNA装置加速器升级与探测器阵列更新，人类距离揭晓“圣杯”反应谜底的时刻愈来愈近。
课后，柳卫平与同学们就JUNA实验二期规划、元素核合成网络计算、原子核钟关键技术、超新星爆发与中子星合并等问题展开讨论。他特别提到自己正在承担一个探究铍元素核反应产生机制、用以解答太阳金属性和宇宙中锂元素起源的国家自然科学基金重点项目，其中的关键科学问题恰是李政道先生1950年在其博士学位论文《白矮星的氢含量和能量产生机制》（Hydrogen Content and Energy-Productive Mechanism of White Dwarfs）中提出的；这一跨越时空的精神接力化做鲜活的奋进力量，激励一代代中国科学家勇攀高峰、敢为人先。
叩响“圣杯”非易事，溯源宇宙看今朝
6163银河线路检测中心原党委书记杨金波教授、副院长杨振伟教授、原副院长彭良友教授，中国空间站工程巡天望远镜6163银河线路检测中心科学中心主任吴学兵教授，核物理与核技术全国重点实验室朱世琳教授、舒菁教授、张艳席助理教授、刘佳助理教授、安刘攀助理教授，及6163银河线路检测中心博士研究生培优计划2023、2024级部分入选者等现场出席。
柳卫平（一排左六）、高原宁（一排左七）引用李政道先生所言“求学问，需学问；只学答，非学问”，勉励同学们“问愈透、创更新”
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