Новое измерение реакции звездного источника нейтронов
Коллаборация Jinping Underground Nuclear Astrophysics (JUNA) сообщила о недавнем прямом измерении поперечного сечения критической реакции звездного источника нейтронов, 13 C(α,n) 16 O. Исследование было опубликовано в Physical Review Letters 23 сентября. Достигнув наиболее точного измерения поперечного сечения этой реакции при астрофизических энергиях, исследование устранило давние расхождения между предыдущими данными об этой реакции, что важно для понимания происхождения и распространенности элементов тяжелее железа во Вселенной.
Художественное представление подземных измерений реакции звездного источника нейтронов 13 C(α,n) 16 O. 1 кредит
Происхождение таких элементов — один из 11 вопросов физики 21 века, а нейтроны — ключ к превращению железа в более тяжелые элементы. Скорость реакции источника нейтронов определяет, сколько из этих более тяжелых элементов может быть произведено в звездах.
Реакция 13 C(α,n) 16 O, впервые теоретически предложенная Камероном и Гринштейном в 1954 году в качестве основного источника нейтронов в звездах, дает нейтроны, необходимые для синтеза примерно половины всех элементов тяжелее железа во Вселенной. . Целью экспериментальной ядерной астрофизики уже давно является точное измерение этой реакции при астрофизических энергиях (0,15–0,54 МэВ). Однако соответствующее сечение реакции чрезвычайно мало, что очень затрудняет его измерение.
За последние семь лет коллаборация JUNA разработала различное научное оборудование, установленное в Китайской подземной лаборатории Цзиньпин (CJPL), которая в настоящее время является самой глубокой подземной лабораторией в мире. Оборудование включает ускоритель, дающий самый интенсивный α-пучок в подземных лабораториях мира; мощные толстые мишени, способные выдержать бомбардировку интенсивным пучком в сотни кулонов; и высокочувствительная низкофоновая решетка для обнаружения нейтронов.
Воспользовавшись этими разработками и сверхнизким фоном в CJPL, исследовательская группа успешно провела прямое измерение сечения реакции 13 C(α,n) 16 O в астрофизическом диапазоне энергий 0,24–0,59 МэВ. Диапазон измеренных энергий был расширен до 1,9 МэВ за счет использования тандемного ускорителя мощностью 3 МВ в Сычуаньском университете.
Предоставив первое последовательное измерение, охватывающее диапазон энергий от области звездных энергий до высоких энергий, исследование получило наиболее точную скорость звездной реакции 13 C(α,n) 16 O на сегодняшний день.
«Настоящие точные данные о поперечном сечении этой реакции обеспечивают прочную основу для разработки астрономических моделей нуклеосинтеза i- и s-процессов для построения новой картины галактической химической эволюции тяжелых ядер», — сказал профессор Каджино, астрофизик-ядерщик. из Бейханского университета.
