La majeure partie de l’énergie du Soleil et des autres étoiles provient d’une chaîne de réactions de fusion nucléaire. La fin de cette chaîne est marquée par la fusion des protons avec le béryllium-7 pour former le bore-8. Ce processus est essentiel pour déterminer le flux de neutrinos solaires de haute énergie qui atteignent la Terre.
Les conditions de faible énergie dans lesquelles ces réactions se produisent à l’intérieur du Soleil sont pratiquement impossibles à reproduire dans les laboratoires terrestres. Les scientifiques s’appuient donc sur des calculs théoriques pour extrapoler la vitesse de ces réactions nucléaires à partir des expériences qu’ils peuvent mener sur Terre à des énergies plus élevées. Cependant, il existe un risque d'incertitude lors de la réalisation de ces extrapolations. Un nouveau protocole réduit considérablement cette incertitude.
Un article de recherche sur ce sujet est publié dans la revue Physics Letters B .
Le nouveau protocole donne aux scientifiques un meilleur outil pour déterminer le taux de fusion des protons avec le béryllium-7 à basse énergie en utilisant les données d'expériences menées à plus haute énergie. Le résultat est statistiquement conforme à la valeur actuellement recommandée. Cela réduit également l'incertitude d'un facteur cinq.
À l’avenir, cette amélioration sera accompagnée d’améliorations similaires pour d’autres taux de réaction critiques au soleil. Cela se traduira par des prévisions plus précises basées sur le modèle solaire standard. Ce modèle solaire décrit comment le soleil et les autres étoiles évoluent au fil du temps. Le résultat final sera une meilleure compréhension des propriétés des neutrinos et de l'intérieur du Soleil grâce à des expériences qui mesurent avec une grande précision comment les neutrinos se forment dans le Soleil puis se déplacent vers la Terre.
Dans le cadre de l'étude, les chercheurs ont mené une analyse approfondie du système béryllium-7 plus proton et ont fourni des prédictions avec des incertitudes quantifiées pour sa section efficace de fusion, en travaillant dans le cadre du modèle de coque sans noyau avec continuum, une approche de premier principe qui décrit la structure. et les propriétés de réaction des noyaux légers sur le même pied. L’utilisation d’une variété d’interactions à deux et trois nucléons issues de la théorie du champ effectif chiral ainsi que de plusieurs ordres d’expansion chirale ont ouvert une fenêtre sur les propriétés universelles du système telles que décrites par cette théorie efficace de basse énergie de la chromodynamique quantique.
Les chercheurs ont ainsi démontré les caractéristiques sous-jacentes du taux de capture prévu permettant à la combinaison de calculs théoriques et de mesures de produire un taux de capture astrophysique évalué du proton-béryllium-7 de S17(0) =19,8 ± 0,3 eV b, ce qui est en accord avec l'actuel valeur recommandée dans les incertitudes mais présente des barres d'erreur qui sont plus petites d'un facteur 5.
Les chercheurs s'attendent à ce que le nouveau protocole combinant calculs prédictifs (avec incertitudes quantifiées) et données expérimentales établies grâce à ces travaux établisse une nouvelle norme pour l'évaluation des réactions astrophysiques des ions légers dans les régions où les mesures expérimentales ne sont pas réalisables. Par exemple, ce protocole facilitera les études sur la fusion de l'hélium-3 avec l'hélium-4 et la capture de protons sur l'azote-14 au soleil.
Plus d'informations : K. Kravvaris et al, Évaluation ab initio éclairée de la capture radiative de protons sur 7Be, Physics Letters B (2023). DOI :10.1016/j.physletb.2023.138156
Informations sur le journal : Lettres de physique B
Fourni par le Département américain de l'énergie
