Heritage science research group (HUN-REN Institute for Nuclear Research)
Participants
Dombrádi, Zsolt Farkas, János Gyürky, György
Starting date
2006-01-01
Closing date
2009-12-31
Funding (in million HUF)
2.697
FTE (full time equivalent)
6.83
state
closed project
Summary in Hungarian
A könnyű magok keletkezését és megsemmisülését leíró folyamatok tanulmányozása képezi a nukleáris (és részecske) asztrofizika egyik fő kutatási irányát. Ez a témája a jelenleg futó OTKA pályázatunk egy részének is. Töltött részecskékkel kiváltott fúziós magreakciók a csillagokban uralkodó hőmérsékleteknek megfelelő alacsony, a Coulomb gát alatti energiákon játszódnak le. Ezen energiák esetén az atomi elektronok árnyékoló hatása jelentkezik, amit korrekcióba kell venni a szokásosan mérendő csupasz magra vonatkozó S-faktor értékének meghatározásához. Ennek kiküszöbölésére az elmúlt években indirekt módszereket fejlesztettek ki, ezek egyike a Trojan Horse (TH) módszer. Ilyen mérésekben való részvételre kaptunk meghívást Cataniából (Olaszország). A módszer lényege, hogy az a+b c+d két test reakció hatáskeresztmetszete jól meghatározott kinematikai feltételeknek megfelelő a+x c+d+s három test reakciók méréséből határozható meg. Itt az x mag (Trojan Horse) erős b+s klaszter szerkezettel bír és az impulzus közelítés (IA) leírásban csak b hat kölcsön a-val, míg az s részecske ''megfigyelőként'' szerepel a virtuális két test folyamatban. A három test reakció bombázó energiáját a Coulomb gátnál jóval magasabbra választva a két test reakció alacsony energiás, de elektronárnyékolás mentes hatáskeresztmetszete meghatározható.
Summary
One of the main task of nuclear(particle) astrophysics is the study of production and destruction reactions of light nuclei. A part of our running Otka project is dealing with such interactions. At low energies (below the Coulomb barrier) corresponding to the temperatures in stars in the cross section of charged particle induced fusion reactions measured in the laboratory appears the screening effect of atomic electrons. As a consequence, at low energies the reaction cross section (or S-factor) measured by direct methods should be corrected for screening effect. Recent years indirect methods have been developed for measuring screening-free S-factors. One of them is the Trojan Horse (TH) method. We are invited for performing TH experiments together with a group in Catania (Italy). The basic idea of the TH method is to extract a two-body a + b c + d reaction cross section from the quasi-free (QF) contribution of a suitable three-body a + x c + d + s reaction. Here the x nucleus shows a strong b + s cluster structure and, in the Impulse Approximation (IA) description, only b interact with a, whereas s is considered to be spectator to the virtual two-body reaction. The energy in the entrance channel of the three-body reaction is chosen well above the Coulomb barrier to extract the two-body cross section at astrophysical energies free of electron screening.
Final report
Results in Hungarian
A 3He(α,γ)7Be σ(E) hatáskeresztmetszetére a modellek min. 3,5% pontosságot igényelnek. A mérési eredmények erősen szórnak, ezért a reakciósebességet [σ(E)] 3 független módszerrel (aktiváció, g-hozam és „recoil” szeparátor) mértük meg. A 3 eredmény átlagértéke jobb a korábbiaknál, de pontossága még nem elegendő, további mérésekre van szükség. A CNO-ciklus más reakcióira [14,15N(p,g)15,16O] is új, meghatározó σ(E) értékeket adtunk meg (LUNA).
A p-folyamat vizsgálatok során számos új reakciósebességet mértünk és összehasonlítottuk Hauser-Feshbach számolásokkal. Eredmény: proton keltette reakciókra az egyezés megfelelő, míg α-részecskékre nem. Pontos rugalmas α- szórásainkból kapott optikai potenciálokkal számolva sincs egyezés. A p-folyamat tanulmányozására egy új irányt, a (p,n) reakciók alkalmazását vezettük be. Az egyik kulcsreakció [124Xe(α,gamma)128Ba] méréséhez a kamra elkészült, tesztelése folyik.
Méréseinkhez főleg aktivációs módszert használtunk, ezért mértük különböző anyagokba implantált aktív magok felezési idejének elméletileg jósolt változását. Sem anyag, sem hőmérséklet függést nem találtunk.
Nemzetközi együttműködésben (OTKA IN64269) méréseket végeztünk az indirekt Trojan Horse Módszerrel. Bizonyítottuk a módszer asztrofizikai alkalmazhatóságát [7Li(p,α)4He], elsőként mértünk interferencia-mentes p-p szórást, valamint az 18O(p,α)15N és a 10,11B+p reakciókat az un. Gamow-ablakban (közel nulla energiánál).
Results in English
The 3He(α,γ)7Be is a key reaction (Big-Bang; Hydrogen Burning), the σ(E) cross section should be known with a precision of 3.5%. Because of discrepancies between different results, we measured it with 3 independent methods (activation, g-yield, recoil separator). The results are consistent, the average rate improved, however, the precision is still not enough. New σ(E) values were also determined for reactions important for CNO-cycle.
Astrophysical p-process: a lot of new reaction rates were measured. The results were compared with Hauser-Feshbach calculations using different particle-nucleus potentials. Conclusion: for proton induced reactions the agreement is acceptable, contrary to α-particles. Optical potentials extracted from precise α-elastic scattering didn't solved the problem for α-s. A new idea, the applicability of (p,n) reactions in p-process studies was introduced. The key reaction, 124Xe(α,gamma)128Ba, is in test phase, the setup was developed.
In our studies activation method was mostly used, therefore the predicted halflife changes of active nuclei implanted into different materials were checked. Neither host material nor temperature dependence was found.
Experiments were performed by Trojan Horse Method in international collaboration. The applicability of that indirect method was proved (7Li+p), first time the interference-free p-p scattering as well as the 18O+p and 10,11B+p reactions at close to zero energies (no extrapolation) were measured.
