La ciencia

Las reacciones nucleares que impulsan las explosiones estelares son de corta duración. núcleos que son difíciles de estudiar en el laboratorio. Para resolver este desafío, los investigadores utilizaron una técnica novedosa que combina una cámara de proyección de tiempo de objetivo activo (AT-TPC) con un espectrómetro magnético. El AT-TPC detecta e identifica partículas siguiendo su trayectoria a medida que se mueven a través de un espacio lleno de gas. El espectrómetro magnético recoge e identifica las partículas que abandonan esta zona llena de gas. Utilizaron esta técnica para medir una reacción importante en la que un neutrón de un objetivo de deuterio se intercambia con un protón De un proyectil radiactivo, en este caso oxígeno-14. Este tipo de reacción es equivalente al proceso de captura de electrones que ocurre en explosiones de estrellas masivas y otros fenómenos astronómicos. Los científicos utilizarán los resultados de este nuevo tipo de experimento para modelar estos eventos. Esto ayudará a los investigadores a comprender mejor cómo estos eventos dan forma al universo y a los elementos que encontramos en la Tierra.

El impacto

Esta primera medición exitosa abre la puerta a futuros trabajos sobre investigaciones de corta duración. isótopos que son importantes para comprender los fenómenos astronómicos. Las reacciones que esta técnica puede estudiar afectan a la evolución de las estrellas en explosión y a los elementos que las componen. producir. Los estudios futuros ayudarán a responder una de las cuestiones fundamentales de la física nuclear: el origen de los elementos. La combinación de la técnica Active Target con un espectrómetro magnético permitirá a los investigadores investigar la radiactividad núcleos y modelar su comportamiento en entornos estelares.

Resumen

En el Laboratorio Nacional de Ciclotrón Superconductor (ahora el Instalación para haces de isótopos raros o FRIB), los investigadores utilizaron la cámara de proyección de tiempo de objetivo activo acoplada al espectrómetro magnético S800 para medir una reacción de intercambio de carga entre un radioactivo haz de oxígeno-14 y un objetivo de deuterio. Este tipo de medición ahora es posible gracias a la alta luminosidad y sensibilidad de la técnica Active Target, donde el material objetivo (en este caso gas deuterio) también actúa como medio detector. El haz de oxígeno radiactivo-14 fue producido por la instalación de ciclotrón acoplado y se inyectó en el AT-TPC lleno de gas deuterio. Los dos protones de baja energía resultantes de la reacción se detectaron a partir de sus trayectorias características, mientras que el nitrógeno-14 escapó del volumen objetivo y fue detectado por el espectrómetro S800. Este tipo de medición antes era imposible debido a las muy bajas energías de los protones después de la reacción, lo que los hace muy difíciles de observar cuando se utiliza un objetivo sólido.

Al utilizar el AT-TPC, los investigadores ahora pueden medir esta reacción en otros de corta duración. iisótopos disponible en FRIB. Este trabajo fue realizado por una colaboración de científicos de la Universidad Estatal de Michigan, la Universidad de Santiago en España, la Universidad de Mainz en Alemania, el Laboratorio Nacional Argonne y el Laboratorio Nacional Oak Ridge.

Fondos

Este material se basa en el trabajo apoyado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía, la Oficina de Física Nuclear, la Fundación Nacional de Ciencias y el Instituto Conjunto de Astrofísica Nuclear.