Alacsony hatáskeresztmetszetek mérése indirekt eljárásokkal

Kiss Gábor GyulaATOMKI

Debrecen

Nukleáris asztrofizika• Célja a csillagok energiatermelésében

illetvea kémiai elemek (és izotópjaik) keletkezésében

kulcsszerepet játszó atommag-reakciók elméleti és kísérleti vizsgálata

A csillagok belsejében a magreakciók az ú.n. Gamow energia-ablakban játszódnak le, a töltött-részecske

magreakció hatáskeresztmetszetek csillaghőmérsékletnek megfelelő

energiákon << nanobarn nagyságrendűek

Klasszikus hatáskeresztmetszet mérés

1. Hatáskeresztmetszet mérés kivitelezése magasabb energián

2. Eredmények extrapolálása az asztrofizikailag fontos energiatartományba

Asztrofizikai S faktor:

Cél:Ú.n. Gamow ablakhoz minél közelebb mérni!

Mély

földala

tti la

bor

(hátt

ér cs

ökken

tés)

Összetett Detektorrendszerek(hatásfok növelése)

Nyalábintenzitás növelése

végmagok szeparálása

Az elektronárnyékolás jelensége

De 3He(d,p)4He reakció esetén:Ue,számolt = 120 eV míg Ue,mért = 219 ± 7 eV

Klasszikus hatáskeresztmetszet mérések asztrofizikai energiákon:•Komoly technikai kihívások•Elméleti korrekciók az elektronárnyékolás miatt

Indirekt hatáskeresztmetszet mérések

• Trójai Faló módszer (THM)

Töltött részecske reakciók hatáskeresztmetszetének mérése a „kvázi-szabad” reakció mechanizmus felhasználásával

• Aszimptotikus Normálási Együttható módszer (ANC)Direkt befogási reakciók hatáskeresztmetszetének meghatározása periférikus transzfer reakciók hatáskeresztmetszetének mérésével

Magasabb energiákon 3 test reakciók mért hatáskeresztmetszetéből

– elméleti megfontolások figyelembevételével – származtatjuk a 2 test reakciók hatáskeresztmetszetét

asztrofizikai energiákra.

Előny:Mérés magas(abb) energián – nagy(obb) hatáskeresztmetszet

Nincs elektronárnyékolásHátrány:

Elméleti megfontolások meghatározzák az alkalmazhatóságot

Trójai Faló technika technika

• 13C(a,n) neutronforrás az s és r folyamathoz

13C

a

2H

16O

6Li (a+2H)

n

a

13C

n

16O Gam

ow

abla

k

Trójai Faló technikával elért eredményeink

p+p szórásATOMKI

O és N izotópokkeletkezése

AGB csillagokINFN LNS

asztrofizikais folyamat

FSU

ANC az ATOMKI-ban• 3He( ,a g)7Be reakció– Hidrogénégés a p-p ciklusban – Nap neutrínó probléma– 7Li keletkezés ősrobbanás során E

V

Direct radiative capture

0

3He

6Li 2H

7Be(a+3He)

A kimenő csatorna egyik részvevőjének

szögeloszlását kell mérni

Kísérleti elrendezésünk

7Be

Cél: 2H szögeloszlásának mérése <10% hibával Coulomb gát alatti energián

2H

koincidencia

M1

M2

MBackward

Kollimátor rendszerPozíc

ió érzé

keny

Si dete

ktor

Si ion im

plantált

detektorok

Kísérleti eredmények

BBN

p-p

Összefoglalás

• Direkt hatáskeresztmetszet mérések asztrofizikai energiákon komoly nehézségekbe ütköznek

• Indirekt mérési eljárásokkal ezen nehézségek (részben) áthidalhatóak

• Az ATOMKI meglévő és beszerzés alatt álló gyorsítóival mérési programot indítottunk

Köszönöm a figyelmet!

ATOMKI asztrofizika csoport•Fülöp Zsolt•Gyürky György•Halász Zoltán•Szücs Tamás•Somorjai Endre

INFN LNS asztrofizika csoport•Marco La Cognata•Livio Lamia•Stefano Romano•Claudio Spitaleri