Estudio de la tasa de reacción 30P(alfa, p)33S de interés astrofísico en erupciones de rayos X

• Autores: Figueira, Juan Manuel
• Año de publicación: 2012
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Fernández Niello, Jorge Oscar
• Materia: TASA DE LA REACCION 30P(ALFA,P)33S; SECCION EFICAZ DE LA REACCION 30P(ALFA,P)33S; NUCLEOSÍNTESIS EXPLOSIVA; ERUPCIONES DE RAYOS X; TECNICA DE ESPECTROSCOPIA DE PARTICULAS; 30P(ALFA,P)33S REACTION RATE; 30P(ALFA,P)33S CROSS SECTION; EXPLOSIVE NUCLEOSYNTHESIS; X-RAY BURSTS; PARTICLE SPECTROSCOPY TECHNIQUE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Los procesos que ocurren en la superficie de una estrella de neutrones durante erupciones de rayos X incluyen cientos de reacciones (p, γ) y (α, p) diferentes, la mayoría de las cuales involucran núcleos radiactivos de corta vida media. Las estimaciones de la mayoría de las tasas de reacción están aún basadas en cálculos realizados utilizando el modelo estadístico de Hauser-Feshbach, ya que en el pasado no eran posibles las mediciones directas de estas reacciones. Sin embargo, la aplicabilidad de un tratamiento estadístico con núcleos de masa liviana y media es cuestionable. Unicamente en los ultimos años los haces de núcleos radioactivos se han vuelto accesibles experimentalmente y se han llevado a cabo las primeras mediciones directas de este tipo de reacciones. Debido a que las intensidades de los haces disponibles en las instalaciones actuales de haces radiactivos siguen siendo 3–5 órdenes de magnitud menores que las disponibles con haces estables, estas mediciones no pueden aún llevarse a cabo en el rango de energías astrofísicas. En consecuencia los experimentos son realizados a mayores energías y luego se extrapolan a la región de interés. Otras dificultades se originan debido la a presencia de impurezas en el haz, que a veces pueden incluso ser la parte dominante del mismo. Por estas razones es necesario que sean desarrolladas técnicas experimentales novedosas. En este trabajo se desarrolló una nueva técnica utilizando un espectrómetro magnético lleno de gas, la cual permite el estudio de reacciones (α, p) de interés astrofísico en cinemática inversa y por medio de las reacciones temporales inversas. Además se midieron las secciones eficaces de la reacción 30 P(α, p)33 S, de relevancia en modelos de nucleosíntesis en explosiones de rayos X, en el rango de energía Ec.m. = 2,83 a 4,38 MeV y se compararon con cálculos de Hauser-Feshbach. Las secciones eficaces experimentales resultaron ser un factor de alrededor de 7 a 8 menores que los resultados teóricos. A partir de estas secciones eficaces experimentales, se calculó la tasa de reacción estelar en función de la temperatura en el rango de aproximadamente 0,1–10 GK relevante para las erupciones de rayos X. Se discuten las posibles consecuencias para la nucleosíntesis en ese tipo de erupciones
The processes occurring on the surface of a neutron star during X-ray bursts usually include hundreds of different (p, γ) and (α, p) reactions, the majority involving short-lived radioactive nuclei. The estimates of most reaction rates are based on statistical Hauser-Feshbach calculations since direct measurements of these reactions were not possible in the past. The applicability of a statistical treatment for light and medium mass nuclei, however, is questionable. Only in recent years have beams of short-lived nuclei become experimentally accessible and the first direct measurements of these reactions been performed. Because the beam intensities available at existing radioactive beam facilities are still 3–5 orders of magnitude smaller than what is available with stable beams, these measurements can not yet be done at astrophysical energies. Consequently experiments are usually studied at higher energies, which are then extrapolated into the region of interest. Other difficulties originate from the presence of beam impurities which sometimes can be the dominant part of the incident beam. For these reasons novel experimental techniques need to be developed. In this work, a new technique has been developed using a gas-filled magnetic spectrograph which enables the study of (α, p) reactions of astrophysical interest in inverse kinematics and by means of the time-reverse reactions. Using this technique, cross sections of the 30 P(α, p)33 S reaction, relevant to X-ray burst nucleosynthesis models, were measured in the energy range Ec.m. = 2.83–4.38 MeV and compared with Hauser-Feshbach calculations. The experimental cross sections were found to be a factor of around 7–8 smaller than the theoretical results. From these experimental cross sections, the stellar reaction rate was calculated as a function of temperature in the range relevant to X-ray bursts of about 0.1–10 GK. Possible implications for nucleosynthesis in X-ray bursts are discussed
Fil: Figueira, Juan Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.