Un lampo di raggi X (XRB) è un'esplosione violenta che avviene sulla superficie di una stella di neutroni mentre assorbe materiale da una stella compagna. Durante questo assorbimento, l'aumento della temperatura e della densità sulla superficie della stella di neutroni innesca una cascata di reazioni termonucleari.
Queste reazioni creano atomi di elementi chimici pesanti. Uno studio, pubblicato su Physical Review Letters , presenta un'indagine su una di queste reazioni, 22 Mg(α,p) 25 Al (magnesio-22 ed elio-4, che producono un protone e alluminio-25). La velocità di questa reazione gioca un ruolo importante nell’informare i modelli degli XRB e nel determinare i meccanismi di reazione che alimentano queste esplosioni. I ricercatori hanno scoperto che la velocità di reazione è quattro volte superiore rispetto alla precedente misurazione diretta.
Gli XRB sono guidati da una sequenza di reazioni che coinvolgono nuclei instabili che catturano rapidamente i protoni prima che i nuclei abbiano la possibilità di decadere. Durante questa sequenza, la velocità di particolari reazioni di cattura dei protoni diminuisce in più nuclei "punto di attesa" (come il magnesio-22), provocando il rallentamento del flusso nucleare.
La ricerca ha scoperto che la cattura delle particelle alfa (elio-4) da parte di questi nuclei invece che dei protoni potrebbe aggirare questi punti di attesa e continuare la sintesi di elementi più pesanti. Determinare con precisione la velocità delle possibili reazioni nei punti di attesa, compresi i 22 Mg(α,p) 25 La reazione dell'alluminio nel punto di attesa del magnesio-22 può aiutare gli scienziati a migliorare la loro comprensione degli XRB.
Il 22 Mg(α,p) 25 La reazione Al coinvolge nuclei instabili con vite troppo brevi perché i nuclei possano essere trasformati in bersagli. Per misurare questa reazione, gli scienziati hanno eseguito la misurazione in cinematica inversa utilizzando l'Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS), una struttura per gli utenti del Dipartimento dell'Energia presso l'Argonne National Laboratory.
I ricercatori hanno sviluppato un raggio radioattivo in volo con il sistema di volo ATLAS. Il raggio è stato consegnato al rilevatore MUlti-Sampling Ionization Chamber (MUSIC) riempito con gas elio puro, ricreando le condizioni rilevanti per gli XRB.
L'esperimento ha prodotto una nuova misurazione diretta dell'angolo e della sezione trasversale integrata in energia dei 22 Mg(α,p) 25 Tutta la reazione. La sezione trasversale è una misura della probabilità che si verifichi la reazione.
L'esperimento ha rilevato che questa probabilità è quattro volte superiore rispetto alla precedente misurazione diretta. Questo tasso più elevato indica una probabilità maggiore rispetto al 22 Il punto di attesa Mg viene bypassato dal 22 Mg(α,p) 25 Tutta la reazione. Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che la reazione inizia a verificarsi a temperature più basse di quanto si pensasse.
Il nuovo risultato fornisce informazioni sulla fisica alla base del flusso della reazione di nucleosintesi attraverso il 22 Punto di attesa del Mg negli XRB.
Ulteriori informazioni: H. Jayatissa et al, Studio del punto di attesa dell'Mg22 rilevante per la nucleosintesi di burst di raggi X tramite la reazione Mg22(α,p)Al25, Lettere di revisione fisica (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.112701
Informazioni sul giornale: Lettere di revisione fisica
Fornito dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti
