Nouvelle Mesure De La Réaction De La Source De Neutrons Stellaires: Des Divergences De Longue Date Résolues
Récemment, la collaboration Jinping Underground Nuclear Astrophysics (JUNA) a fait état d’une mesure de la section transversale d’une réaction essentielle de la source de neutrons stellaires, le 13C(α, n)16O. Cette étude a été publiée dans Physical Review Letters le 23 septembre.
En obtenant la mesure la plus précise de la dimension transversale de cette réaction à des énergies astrophysiques, la recherche a résolu des divergences de longue date entre les données antérieures sur cette réaction, qui est indispensable pour comprendre l’origine et l’abondance de composants plus lourds que le fer dans l’univers.
Les neutrons sont la clé de la transformation du fer en éléments plus lourds. La vitesse de la réactivité de la source de neutrons détermine la quantité de ces éléments plus lourds qui peuvent être fabriqués dans les étoiles.
La Réaction De La Source De Neutrons
La réaction 13C(α, n)16O, initialement proposée en théorie comme la principale source de neutrons dans les étoiles par Cameron et Greenstein en 1954, fournit les neutrons nécessaires à la synthèse d’environ la moitié de tous les éléments plus lourds que le fer dans l’univers. La quantification précise de cette réaction à des énergies astrophysiques (0,15- 0,54 MeV) est depuis longtemps un objectif de l’astrophysique nucléaire expérimentale. Toutefois, la section efficace de la réaction correspondante est très faible, ce qui la rend extrêmement difficile à mesurer.
La collaboration JUNA a développé au cours des sept dernières années une série d’équipements scientifiques installés dans le laboratoire souterrain China Jinping (CJPL), qui est le laboratoire souterrain le plus profond du monde. Ces équipements comprennent un accélérateur délivrant le faisceau α le plus intense des laboratoires souterrains du monde entier, des objectifs épais de grande puissance capables de survivre au bombardement par un faisceau intensif de quelques centaines de coulombs, et un réseau de détection des neutrons à haute sensibilité et à faible bruit de fond.
Développements Récents
En utilisant ces développements et les conditions de très faible bruit de fond du CJPL, le groupe de recherche a effectué avec succès une mesure directe de la section transversale de la réaction 13C(α, n)16O dans la gamme d’énergie astrophysique de 0,24 à 0,59 MeV. La puissance mesurée a été étendue à 1,9 MeV grâce à l’utilisation de l’accélérateur tandem de 3 MV du Sichuan College.
Cette étude, qui constitue la première mesure cohérente couvrant la gamme d’énergie de la région d’énergie stellaire jusqu’aux hautes énergies, a permis d’obtenir le taux de réaction stellaire le plus exact à ce jour pour la réaction 13C(α, n)16O.
Pour le Professeur Kajino, astrophysicien nucléaire de l’Université de Beihang, les données actuellement précises de la section transversale de cette réaction offrent une base solide pour développer des modèles astronomiques des nucléosynthèses des processus i et s afin de construire une nouvelle représentation de l’évolution chimique des noyaux lourds dans la Galaxie.
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