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Dipartimento Metodologie Fisiche e Chimiche per lIngegneria & LNS-INFN Università degli Studi di Catania Dipartimento Metodologie Fisiche e Chimiche per.

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1 Dipartimento Metodologie Fisiche e Chimiche per lIngegneria & LNS-INFN Università degli Studi di Catania Dipartimento Metodologie Fisiche e Chimiche per lIngegneria & LNS-INFN Studio della reazione 10 B(p,α) 7 Be attraverso il metodo del Trojan Horse Sebastiana Puglia 53° Congresso della Società Astronomica Italiana Pisa, 4-8 Maggio 2009 Pisa, 4-8 Maggio 2009

2 Punti Chiave della Discussione Importanza astrofisica dello studio della reazione 10 B(p,α) 7 Be Importanza astrofisica dello studio della reazione 10 B(p,α) 7 Be Studio della reazione di interesse attraverso il THM Studio della reazione di interesse attraverso il THM Risultati preliminari Risultati preliminari

3 Gli Elementi Leggeri nellUniverso Gli Elementi Leggeri nellUniverso Abbondanze cosmiche degli elementi H,D, He, Li, Be B BBS & Processi di spallazione Elementi leggeri Li, Be B Evoluzione Chimica della Galassia; Evoluzione Chimica della Galassia; Nucleosintesi Primordiale & Processi di Spallazione su ISM; Nucleosintesi Primordiale & Processi di Spallazione su ISM; Struttura ed Evoluzione Stellare Struttura ed Evoluzione Stellare DEPLETION DEGLI ELEMENTI LEGGERI Abbondanze meteoritiche (Anders e Grevesse (1996) ) Li, Be, B vengono distrutti tramite reazioni (p,α) alle temperature: Li 2·10 6 K Li 2·10 6 K Be 3.5·10 6 K Be 3.5·10 6 K B 5.3·10 6 K B 5.3·10 6 KAmmassi Importante ruolo in astrofisica

4 Quadro Osservativo di Li Be e B Quadro Osservativo di Li Be e B Li Be B come indicatori dei processi che avvengono nellinterno stellare (Boesgaard, 1998) Perdite di massa (Schramm, 1990) Diffusione (Richer & Michaud, 1993) Slow mixing (Pinsonneault, 1990; Zahn, 1992) Depletion Li e Be Andamento circa costante del boro Parametri nucleari? Li Be B

5 Reazioni nucleari Comprensione della struttura e dellevoluzione stellare…. Necessità di estrapolare le sezioni durto alle energie astrofisiche FATTORE ASTROFISICO S(E)= Eσ(E)exp(2πη) METODI INDIRETTI Difficoltà sperimentali per le misure dirette di sezioni durto alle energie astrofisiche …..produzione di energia della stella REAZIONI TERMONUCLEARI THM 10 B(p, α ) 7 Be E 0 10 keV T10 6 K T10 6 K

6 10 B(p,α) 7 Be E* 11C =8.7MeV E 10B-p =10keV E picco di Gamow ESTRAPOLAZIONE Obiettivo studiare la regione energetica in corrispondenza del picco di Gamow THM

7 Il Metodo del Trojan Horse A x c C a A x b C c Struttura a cluster nucleo a=x+b Break-up quasi libero di a b spettatore del processo virtuale x(A,C)c E cm =E cC - Q 2body La reazione x(A,C)c avviene ad una energia E cm =E cC - Q 2body Ipotesi della PWIA Studio di reazione di interesse astrofisico A(x,c)C selezionando il contributo quasi-libero di unopportuna reazione a tre corpi a(A,cC)b indotta ad energie maggiori rispetto allaltezza della barriera coulombiana. La particella proiettile A interagisce con il solo cluster x del nucleo bersaglio;La particella proiettile A interagisce con il solo cluster x del nucleo bersaglio; Linterazione della particella incidente con il cluster x è la stessa che si avrebbe se tale cluster fosse isolatoLinterazione della particella incidente con il cluster x è la stessa che si avrebbe se tale cluster fosse isolato Lenergia di legame tra i costituenti b e x del nucleo è supposta trascurabile rispetto allenergia del proiettileLenergia di legame tra i costituenti b e x del nucleo è supposta trascurabile rispetto allenergia del proiettile d3σd3σ dΩ c dΩ C dE C dσNdσN KF · |Φ(P s )| 2 · dΩdΩ Fattore cinematico Distribuzione di impulsi del nucleo spettatore nucleo nudo Sezione durto di nucleo nudo del processo A(x,c)C

8 Applicazione del THM: studio della reazione 10 B(p,α) 7 Be tramite la reazione a tre corpi 2 H( 10 B,α 7 Be)n 10 B 2H2H α 7 Be n p struttura a cluster del deuterio d=p+n; energia di legame 2.2 MeV distribuzioni di impulsi nota: massimo a p s =0 barriera coulombiana 10 B- 2 H = 1.80 MeV Nucleo cavallo di Troia 2H2H 10 B ++ CD 2 Esperimento condotto presso i Laboratori Nazionali del Sud (Catania) Ebeam( 10 B)=24.4 MeV & Ibeam( 10 B)=1 nA Spessore target CD µg/cm 2 Disposizione rivelatori attorno agli angoli quasi-liberi. PSD2 PSD1 ΔE PSD3 7 Be. d=57cm θ=6.9 ±2.5 α. d=35cm θ=8.2 ± 4 α. d=33cm θ=17.9 ± B 7 Be α

9 Selezione degli eventi corrispondenti alla reazione a tre corpi 2 H( 10 B,α 7 Be)n Luogo cinematico Q di reazione (Qth= MeV) Q (MeV) counts Identificazione del Be

10 Meccanismi di Reazione Eventuali meccanismi sequenziali provenienti dalla formazione di stati eccitati del 11 C, 5 He e 8 Be Studio delle matrici di energia relativa E αn vs E αBe, E Ben vs E αBe 11 C= 8.42 MeV & 8.70 MeV

11 Studio della variabile E αBe in funzione dellimpulso del neutrone Presenza del meccanismo quasi-libero Distribuzione di impulsidel neutrone Distribuzione di impulsi del neutrone Confrontodei dati sperimentali (punti neri) con la distribuzione di impulsi teorica del n nel 2 H data in termini della funzione di Hulthén Confronto dei dati sperimentali (punti neri) con la distribuzione di impulsi teorica del n nel 2 H data in termini della funzione di Hulthén Condizione necessaria per la presenza del meccanismo quasi-libero d3σd3σ dΩ c dΩ C dE C dσNdσN KF · |Φ(P s )| 2 · dΩdΩ

12 Risultati preliminari THM Direct, (Angulo1993) Per poter confrontare i dati estratti con il THM con quelli ottenuti in maniera diretta occorre introdurre la penetrabilità attraverso la barriera Coulombiana e normalizzare ai dati diretti. Sezione dUrto TEST Fattore Astrofisico S(E)= Eσ(E)exp(2πη) Dati diretti Dati THM screening ESTRAPOLAZIONE ESTRAPOLAZIONE

13 10 -3 Rate ratio PICCO DI GAMOW Fattore Astrofisico e Rate di Reazione Risonanza 10keV Dati THM - Dati THM - Dati diretti Risonanza 10keV Estrapolazione Temperature di interesse PRELIMINARY

14 Conclusioni Misura della sezione durto ad energia di Gamow: Misura della sezione durto ad energia di Gamow: misurata la risonanza riconducibile al livello del nucleo 11 C*a 8.70 MeV, che corrisponde ad una energia nel centro di massa del sistema p- 10 B di Er = 10 keV misurata la risonanza riconducibile al livello del nucleo 11 C*a 8.70 MeV, che corrisponde ad una energia nel centro di massa del sistema p- 10 B di Er = 10 keV Nuovo valore del massimo della risonanza Nuovo calcolo del rate di reazione Nuovo valore del massimo della risonanza Nuovo calcolo del rate di reazione Quali implicazioni sui modelli evolutivi stellari??? WORK IN PROGRESS


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