Yıldız nötron kaynağı reaksiyonunun yeni ölçümü, uzun süredir devam eden tutarsızlıkları çözüyor

Jinping Yeraltı Nükleer Astrofizik (JUNA) işbirliği, çok önemli bir yıldız nötron kaynağı reaksiyonunun enine kesitinin yakın zamanda doğrudan bir ölçümünü bildirdi. ¹³C(α,n)¹⁶O. Çalışma yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektupları 23 Eylül’de.

Bu reaksiyonun şimdiye kadarki en doğru kesitsel ölçümünü elde ederek, çalışma, evrendeki demirden daha ağır elementlerin kökenini ve bolluğunu anlamak için gerekli olan bu reaksiyonla ilgili önceki veriler arasında uzun süredir devam eden tutarsızlıkları çözdü.

Bu tür elementlerin kökeni, 21. Yüzyılın 11 Fizik Sorularından biridir ve nötronlar, demiri daha ağır elementlere dönüştürmenin anahtarıdır. Nötron kaynağı reaksiyonunun hızı, bu ağır elementlerden kaçının yıldızlarda üretilebileceğini belirler.

bu ¹³C(α,n)¹⁶Teoride ilk olarak 1954’te Cameron ve Greenstein tarafından yıldızlardaki birincil nötron kaynağı olarak önerilen O reaksiyonu, evrendeki tüm demirden ağır elementlerin kabaca yarısının sentezinde ihtiyaç duyulan nötronları sağlar. Bu reaksiyonu astrofiziksel enerjilerde (0.15–0.54 MeV) doğru bir şekilde ölçmek uzun süredir deneysel nükleer astrofiziğin hedefi olmuştur. Bununla birlikte, karşılık gelen reaksiyon kesiti son derece küçüktür, bu da ölçülmesini çok zorlaştırır.

Geçtiğimiz yedi yıl boyunca, JUNA işbirliği, şu anda dünyanın en derin yeraltı laboratuvarı olan Çin Jinping Yeraltı Laboratuvarı’na (CJPL) kurulan çeşitli bilimsel ekipman geliştirdi. Ekipman, dünya çapındaki yeraltı laboratuvarlarında en yoğun α ışınını veren bir hızlandırıcı içerir; yüzlerce coulomb’dan oluşan yoğun bir ışınla bombardımana dayanabilen yüksek güçlü, kalın hedefler; ve yüksek hassasiyetli, düşük arka plan nötron algılama dizisi.

Bu gelişmelerden ve CJPL’deki ultra düşük arka plan ortamından yararlanan araştırma ekibi, çapraz kesitin doğrudan bir ölçümünü başarıyla gerçekleştirdi. ¹³C(α,n)¹⁶0.24-0.59 MeV astrofiziksel enerji aralığında O reaksiyonu. Ölçülen enerji aralığı, Sichuan Üniversitesi’ndeki 3 MV tandem hızlandırıcı kullanılarak 1,9 MeV’ye daha da genişletildi.

Yıldız enerji bölgesinden yüksek enerjilere kadar olan enerji aralığını kapsayan ilk tutarlı ölçümü sağlayan çalışma, en doğru yıldız reaksiyon hızını elde etti. ¹³C(α,n)¹⁶O tarihe tepki.

Nükleer bir astrofizikçi olan Prof. Kajino, “Bu reaksiyon kesitinin mevcut kesin verileri, ağır çekirdeklerin Galaktik kimyasal evriminin yeni bir resmini oluşturmak için i- ve s-süreç nükleosentezlerinin astronomik modellerini geliştirmek için sağlam bir temel sağlıyor” dedi. Beihang Üniversitesi’nden.