La colaboración de Astrofísica Nuclear Subterránea de Jinping (JUNA) ha informado de una medición directa reciente de la sección transversal de una reacción crucial de fuente de neutrones estelares, 13C(α,n)16O. El estudio fue publicado en Physical Review Letters el 23 de septiembre.
Al lograr la medición transversal más precisa de esta reacción a energías astrofísicas hasta el momento, el estudio ha resuelto discrepancias de larga data entre los datos anteriores sobre esta reacción, que es esencial para comprender el origen y la abundancia de elementos más pesados que el hierro en el universo.
El origen de tales elementos es una de las 11 preguntas de física para el siglo XXI y los neutrones son la clave para transformar el hierro en elementos más pesados. La tasa de reacción de la fuente de neutrones determina cuántos de estos elementos más pesados se pueden producir en las estrellas.
La reacción 13C(α,n)16O, propuesta por primera vez en teoría como la principal fuente de neutrones en las estrellas por Cameron y Greenstein en 1954, proporciona los neutrones necesarios en la síntesis de aproximadamente la mitad de todos los elementos más pesados que el hierro del universo. Durante mucho tiempo, un objetivo de la astrofísica nuclear experimental ha sido medir con precisión esta reacción a energías astrofísicas (0,15–0,54 MeV). Sin embargo, la sección transversal de reacción correspondiente es extremadamente pequeña, lo que la hace muy difícil de medir.
Durante los últimos siete años, la colaboración JUNA ha desarrollado una variedad de equipos científicos instalados en el Laboratorio subterráneo China Jinping (CJPL), que actualmente es el laboratorio subterráneo más profundo del mundo. El equipo incluye un acelerador que emite el haz α más intenso en los laboratorios subterráneos de todo el mundo; objetivos gruesos de alta potencia que pueden sobrevivir al bombardeo de un haz intensivo de cientos de culombios; y una matriz de detección de neutrones de bajo fondo y alta sensibilidad.
Aprovechando estos desarrollos y el entorno de fondo ultra bajo en CJPL, el equipo de investigación realizó con éxito una medición directa de la sección transversal de la reacción 13C(α,n)16O en el rango de energía astrofísica de 0,24 a 0,59 MeV. El rango de energía medido se amplió aún más a 1,9 MeV mediante el uso del acelerador en tándem de 3 MV en la Universidad de Sichuan.
Al proporcionar la primera medición consistente que cubre el rango de energía desde la región de energía estelar hasta altas energías, el estudio obtuvo la tasa de reacción estelar más precisa para la reacción 13C(α,n)16O hasta la fecha.
«Los datos precisos actuales de esta sección transversal de reacción proporcionan una base firme para desarrollar modelos astronómicos de las nucleosíntesis de los procesos i y s para construir una nueva imagen de la evolución química galáctica de los núcleos pesados», dijo el profesor Kajino, astrofísico nuclear. de la Universidad de Beihang.
Con información de Phys.org
