Alacsony hatáskeresztmetszetek mérése indirekt eljárásokkal Kiss Gábor Gyula ATOMKI Debrecen

Nukleáris asztrofizika • Célja a csillagok energiatermelésében illetve a 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 földalatti labor (háttér csökkentés) Összetett Detektorrendszerek (hatásfok növelése) Nyalábintenzitás növelése végmagok szeparálása

Az elektronárnyékolás jelensége De 3 He(d,p) 4 He reakció esetén: U e,számolt = 120 eV míg U e,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 elektronárnyékolás Hátrány: Elméleti megfontolások meghatározzák az alkalmazhatóságot

Trójai Faló technika technika • 13 C( ,n) neutronforrás az s és r folyamathoz 13 C  2H2H 16 O 6 Li (  + 2 H) n  13 C n 16 O Gamow ablak

Trójai Faló technikával elért eredményeink p+p szórás ATOMKI O és N izotópok keletkezése AGB csillagok INFN LNS asztrofizikai s folyamat FSU

ANC az ATOMKI-ban • 3 He(  ) 7 Be reakció – Hidrogénégés a p-p ciklusban – Nap neutrínó probléma – 7 Li keletkezés ősrobbanás során Direct radiative capture 3 He 6 Li 2H2H 7 Be(  + 3 He) A kimenő csatorna egyik részvevőjének szögeloszlását kell mérni

Kísérleti elrendezésünk 7 Be Cél: 2 H szögeloszlásának mérése <10% hibával Coulomb gát alatti energián 2H2H koincidencia M1 M2 M Backward Kollimátor rendszer Pozíció érzékeny Si detektor Si ion implantált 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