Alacsony hatáskeresztmetszetek mérése indirekt eljárásokkal

1. Alacsony hatáskeresztmetszetek mérése indirekt eljárásokkal Kiss Gábor Gyula ATOMKI Debrecen

2. 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. Gamowenergia-ablakban játszódnak le, a töltött-részecske magreakcióhatáskeresztmetszetek csillaghőmérsékletnek megfelelő energiákon << nanobarn nagyságrendűek

3. Összetett Detektorrendszerek (hatásfok növelése) Klasszikus hatáskeresztmetszet mérés Hatáskeresztmetszet mérés kivitelezése magasabb energián Eredmények extrapolálása az asztrofizikailag fontos energiatartományba Mély földalatti labor (háttér csökkentés) Nyalábintenzitás növelése Asztrofizikai S faktor: végmagok szeparálása Cél: Ú.n. Gamow ablakhoz minél közelebb mérni!

4. Az elektronárnyékolás jelensége • Klasszikus hatáskeresztmetszet mérések asztrofizikai energiákon: • Komoly technikai kihívások • Elméleti korrekciók az elektronárnyékolás miatt De 3He(d,p)4He reakció esetén: Ue,számolt = 120 eV míg Ue,mért = 219 ± 7 eV

5. Indirekt hatáskeresztmetszet mérések Előny: Mérés magas(abb) energián – nagy(obb) hatáskeresztmetszet Nincs elektronárnyékolás Hátrány: Elméleti megfontolások meghatározzákaz alkalmazhatóságot Magasabb energiákon 3 test reakciók mért hatáskeresztmetszetéből – elméleti megfontolások figyelembevételével – származtatjuk a 2 test reakciók hatáskeresztmetszetét asztrofizikai energiákra. • 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

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

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

8. Direct radiative capture ANC az ATOMKI-ban • 3He(a,g)7Be reakció • Hidrogénégés a p-p ciklusban • Nap neutrínó probléma • 7Li keletkezés ősrobbanás során 7Be(a+3He) 3He 6Li 2H A kimenő csatorna egyik részvevőjének szögeloszlását kell mérni

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

10. Kísérleti eredmények p-p BBN

11. 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

12. Köszönöm a figyelmet! • ATOMKI asztrofizika csoport • Fülöp Zsolt • Gyürky György • Halász Zoltán • Szücs Tamás • Somorjai Endre • INFN LNS asztrofizika csoport • Marco La Cognata • LivioLamia • Stefano Romano • Claudio Spitaleri