The field of nuclear science has considerably advanced since its beginning just over a century ago. Today, the science of rare isotopes is on the cusp of a new era with theoretical and computing advances complementing experimental capabilities at new facilities internationally. In this article we present a vision for the science of rare isotope beams (RIBs). We do not attempt to cover the full breadth of the field; rather, we provide a perspective and address a selection of topics that reflect our own interests and expertise. We focus in particular on systems near the drip lines, where one often finds nuclei that are referred to as exotic and where the role of the nuclear continuum is only just starting to be explored. An important aspect of this article is its attempt to highlight the crucial connections between nuclear structure and the nuclear reactions required to fully interpret and leverage the rich data to be collected in the next years at RIB facilities. Further, we connect the efforts in structure and reactions to key questions of nuclear astrophysics.

Abstract Massive stars are a major source of chemical elements in the cosmos, ejecting freshly produced nuclei through winds and core-collapse supernova explosions into the interstellar medium. Among the material ejected, long-lived radioisotopes, such as 60 Fe (iron) and 26 Al (aluminum), offer unique signs of active nucleosynthesis in our galaxy. There is a long-standing discrepancy between the observed 60 Fe/ 26 Al ratio by γ-ray telescopes and predictions from supernova models. This discrepancy has been attributed to uncertainties in the nuclear reaction networks producing 60 Fe, and one reaction in particular, the neutron-capture on 59 Fe. Here we present experimental results that provide a strong constraint on this reaction. We use these results to show that the production of 60 Fe in massive stars is higher than previously thought, further increasing the discrepancy between observed and predicted 60 Fe/ 26 Al ratios. The persisting discrepancy can therefore not be attributed to nuclear uncertainties, and points to issues in massive-star models.

This Resource Letter provides a guide to the literature on the field of nuclear astrophysics, and particularly the origin of the elements. Nuclear astrophysics is a multidisciplinary field that aims at understanding where everything we see around us comes from and how it came to be. Astronomical observations, astrophysics modeling, and nuclear physics experiment and theory come together to answer important questions like: Where and how are the elements created? How do stars evolve? What drives the different types of stellar explosions? What is left behind after the cataclysmic death of a star? This Resource Letter presents our current understanding of the origin of the various chemical elements, together with modern research and new developments in the field, with a particular focus on the measurement of nuclear properties for astrophysical applications.