La collaboration Jinping Underground Nuclear Astrophysics (JUNA) a rapporté une récente mesure directe de la section efficace d'une réaction cruciale de source de neutrons stellaire, ¹³ C(α,n) ¹⁶ O. L'étude a été publiée dans Physical Review Letters le 23 septembre.

En réalisant la mesure transversale la plus précise de cette réaction aux énergies astrophysiques jusqu'à présent, l'étude a résolu les divergences de longue date entre les données précédentes sur cette réaction, ce qui est essentiel pour comprendre l'origine et l'abondance des éléments plus lourds que le fer dans l'univers.

L'origine de ces éléments est l'une des 11 questions de physique pour le 21e siècle et les neutrons sont la clé de la transformation du fer en éléments plus lourds. Le taux de réaction de la source de neutrons détermine combien de ces éléments plus lourds peuvent être produits dans les étoiles.

Les ¹³ C(α,n) ¹⁶ La réaction O, proposée pour la première fois en théorie comme source primaire de neutrons dans les étoiles par Cameron et Greenstein en 1954, fournit les neutrons nécessaires à la synthèse d'environ la moitié de tous les éléments plus lourds que le fer dans l'univers. Depuis longtemps, l'objectif de l'astrophysique nucléaire expérimentale est de mesurer avec précision cette réaction aux énergies astrophysiques (0,15 à 0,54 MeV). Cependant, la section efficace de réaction correspondante est extrêmement faible, ce qui la rend très difficile à mesurer.

Au cours des sept dernières années, la collaboration JUNA a développé une variété d'équipements scientifiques installés au Laboratoire souterrain de Chine Jinping (CJPL), qui est actuellement le laboratoire souterrain le plus profond au monde. L'équipement comprend un accélérateur délivrant le faisceau α le plus intense des laboratoires souterrains du monde entier; des cibles épaisses de grande puissance qui peuvent survivre au bombardement par un faisceau intensif de centaines de coulombs ; et un réseau de détection de neutrons à haute sensibilité et à faible bruit de fond.

Profitant de ces développements et de l'environnement de fond ultra-faible du CJPL, l'équipe de recherche a effectué avec succès une mesure directe de la section efficace du ¹³ C(α,n) ¹⁶ O réaction dans la gamme d'énergie astrophysique de 0,24 à 0,59 MeV. La plage d'énergie mesurée a encore été étendue à 1,9 MeV en utilisant l'accélérateur tandem de 3 MV de l'Université du Sichuan.

Fournissant la première mesure cohérente couvrant la gamme d'énergie de la région d'énergie stellaire jusqu'aux hautes énergies, l'étude a obtenu le taux de réaction stellaire le plus précis pour le ¹³ C(α,n) ¹⁶ O réaction à ce jour.

"Les données précises actuelles de cette section efficace de réaction fournissent une base solide pour développer des modèles astronomiques des nucléosynthèses des processus i et s afin de construire une nouvelle image de l'évolution chimique galactique des noyaux lourds", a déclaré le professeur Kajino, astrophysicien nucléaire. de l'Université de Beihang. + Explorer plus loin

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