融媒中心讯/近日，物理与信息工程学院核物理与核天体物理团队吴鑫辉副教授指导2022级本科生刘辉鑫、黄盈予、余婷，在原子核质量与天体核合成研究中取得系列进展，相关成果分别发表于国际权威核物理学术期刊《Physical Review C》《Physics Letters B》《Chinese Physics C》。

原子核质量是核物理与核天体物理研究中的关键物理量，一方面反映量子壳效应、形变效应、奇偶效应等核结构信息，另一方面决定核反应的反应能，进而影响恒星演化与天体核合成等重要天体物理过程。尽管近年来核质量实验测量取得显著进展，但核素图上仍存在大量短期内实验难以通过触及的区域，理论模型预测也存在不确定性。刘辉鑫等本科生首次将叠加性高斯过程回归优化激活函数的神经网络（GPR-NN）方法发展应用于核质量预测，该方法融合了神经网络的强表达能力与高斯过程回归的抗过拟合稳健性，有效提升了对原子核质量的预测精度和可靠性。

发展原子核质量预测方法，提升理论预测精度的相关成果以题为“Nuclear mass predictions using a neural network with additive Gaussian process regression-optimized activation functions”的论文发表于国际期刊《Physical Review C》。福州大学物信学院本科生刘辉鑫为该论文的第一作者，吴鑫辉副教授为通讯作者，合作者还包括日本东京科学大学（原东京工业大学）的Sergei Manzhos教授。

在另一项研究中，团队分析了原子核质量预测残差主成分，揭示核质量模型残差模式。原子核质量预测精度的进一步提升，在于分析和揭示原子核质量预测残差的模式。黄盈予等本科生利用主成分分析（PCA）方法，对六种常用原子核质量理论模型对实验质量值的预测残差进行系统分解与比较，在2421个核素上提取残差模式。结果表明，核质量模型残差不存在单一的主导结构，不同理论模型的残差结构彼此关联性较弱，呈现显著模型特异性。这一发现说明，现有核质量模型对潜在物理效应的描述的遗漏并不相同，难以通过一种统一的修正同时改进所有模型的预测。论文据此进一步提出了针对不同模型的改进方向，为核质量模型优化提供了新的参考。

该项研究的相关成果“Principal Components of Nuclear Mass Model Residuals”发表于国际期刊《Physics Letters B》。福州大学物信学院本科生黄盈予为该论文的第一作者，吴鑫辉副教授为通讯作者。

同期进行的另一项研究也取得了进展，团队探究了中子滴线原子核的质量对快中子俘获过程的影响。快中子俘获过程（r-过程）是宇宙中产生比铁重的元素的重要天体过程，它发生于极端的天体场所，如超新星爆发与双中子星并合。原子核质量由于决定了各种核反应的反应能，是r-过程研究的重要核物理输入量。在极端富中子的天体条件下，r-过程的核合成路径将靠近核素图的滴线。余婷等人探究了中子滴线附近原子核的质量对快中子俘获过程的影响。敏感性研究显示，原子核的质量不确定性会导致核素在质量数为A=110-125、A=175-185、A=200-205和超重区域的丰度不确定性，而明显影响r-过程丰度的核素主要分布在核子数为25≤Z≤90和50≤N≤180区域。

该项研究的相关成果以题为“The role of near neutron drip-line nuclei in the r-process”的论文发表于国际期刊《Chinese Physics C》。福州大学物信学院本科生余婷为该论文的第一作者，吴鑫辉副教授为通讯作者，合作者还包括中国科学院国家天文台郭粤颖，北京大学姜晓飞。

以上研究工作得到国家自然科学基金、福州大学科研启动经费、福州大学本科生科研训练计划（SRTP）、福州大学“双一流”建设项目和“物理学科”专项的支持。（吴鑫辉）

附：

第一项成果的论文信息及链接：H. X. Liu, S. Manzhos, and X. H. Wu*, Phys. Rev. C, 113, 014305 (2026)https://doi.org/10.1103/4qqn-ry4n

第二项成果的论文信息及链接：Y. Y. Huang and X. H. Wu*, Phys. Lett. B, 874, 140262 (2026)

https://doi.org/10.1016/j.physletb.2026.140262

第三项成果的论文信息及链接：T. Yu, Y. Y. Guo, X. F. Jiang, and X. H. Wu*, Chin. Phys. C, 50, 054104 (2026)

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-1137/ae4584