La collaborazione Jinping Underground Nuclear Astrophysics (JUNA) ha riportato una recente misurazione diretta della sezione d'urto di una cruciale reazione a una sorgente di neutroni stellare, ¹³ C(α,n) ¹⁶ O. Lo studio è stato pubblicato in Physical Review Letters il 23 settembre.

Raggiungendo finora la misurazione della sezione trasversale più accurata di questa reazione alle energie astrofisiche, lo studio ha risolto discrepanze di lunga data tra i dati precedenti su questa reazione, che è essenziale per comprendere l'origine e l'abbondanza di elementi più pesanti del ferro nell'universo.

L'origine di tali elementi è una delle 11 domande di fisica per il 21° secolo ei neutroni sono la chiave per trasformare il ferro in elementi più pesanti. La velocità della reazione della sorgente di neutroni determina quanti di questi elementi più pesanti possono essere prodotti nelle stelle.

I ¹³ C(α,n) ¹⁶ La reazione O, proposta per la prima volta in teoria come sorgente di neutroni primaria nelle stelle da Cameron e Greenstein nel 1954, fornisce i neutroni necessari nella sintesi di circa la metà di tutti gli elementi più pesanti del ferro nell'universo. È stato a lungo un obiettivo dell'astrofisica nucleare sperimentale misurare con precisione questa reazione alle energie astrofisiche (0,15–0,54 MeV). Tuttavia, la corrispondente sezione d'urto di reazione è estremamente piccola, il che rende molto difficile la misurazione.

Negli ultimi sette anni, la collaborazione JUNA ha sviluppato una varietà di apparecchiature scientifiche installate presso il China Jinping Underground Laboratory (CJPL), che è attualmente il laboratorio sotterraneo più profondo del mondo. L'attrezzatura include un acceleratore che fornisce il raggio α più intenso nei laboratori sotterranei di tutto il mondo; bersagli spessi e ad alta potenza che possono sopravvivere al bombardamento di un raggio intensivo di centinaia di coulomb; e un array di rivelazione di neutroni ad alta sensibilità e basso fondo.

Approfittando di questi sviluppi e dell'ambiente di fondo estremamente basso al CJPL, il team di ricerca ha eseguito con successo una misurazione diretta della sezione trasversale del ¹³ C(α,n) ¹⁶ O reazione nell'intervallo di energia astrofisica di 0,24–0,59 MeV. L'intervallo di energia misurato è stato ulteriormente esteso a 1,9 MeV utilizzando l'acceleratore tandem da 3 MV presso l'Università di Sichuan.

Fornendo la prima misurazione coerente che copre l'intervallo di energia dalla regione dell'energia stellare fino alle alte energie, lo studio ha ottenuto la velocità di reazione stellare più accurata per il ¹³ C(α,n) ¹⁶ O reazione fino ad oggi.

"I dati attuali e precisi di questa sezione d'urto di reazione forniscono una solida base per sviluppare modelli astronomici delle nucleosintesi dei processi i e s per costruire un nuovo quadro dell'evoluzione chimica galattica dei nuclei pesanti", ha affermato il prof. Kajino, un astrofisico nucleare dell'Università di Beihang. + Esplora ulteriormente

I ricercatori sviluppano un array di rivelatori di neutroni a basso fondo