V Riunione Nazionale di Astrofisica Nucleare Teramo 20-22 Aprile 2005 Misura del fattore astrofisico per la reazione 11B(p,0)8Be tramite il metodo indiretto del Trojan Horse Livio Lamia

Gli elementi Leggeri in Astrofisica: Litio, Berillio e Boro (I) Nucleare Osservazioni su AA e stelle di popolazione I Li  Be A(Li) A(Be) Teff(K) Recenti osservazioni sull’ammasso aperto di Praesepe (~ 600 My) hanno messo in evidenza la presenza di depletion del berillio nel range di temperature 5600-7500K (Boesgaard et al. 2004) per stelle di tipo F. Li,Be,B Deficiency Be-deficiency Li Be B Inoltre da osservazioni su stelle di popolazione I (5800<Teff (K)<6500) e circa una massa solare si ricava l’andamento mostrato in figura per le abbondanze superficiali di litio, berillio e boro (Boesgaard et al. 1998). Tale andamento è concorde con la presenza di processi di slow-mixing non standard negli interni stellari.

Gli elementi Leggeri in Astrofisica: Litio, Berillio e Boro (II) Nucleare Evoluzione Chimica della Galassia; Nucleosintesi Primordiale & Processi di Spallazione su ISM; Struttura interna stellare LiBeB vengono principalmente distrutti tramite reazioni (p,α). Esse si innescano a T>2.5 ∙106 K per il Li, T>3.5 ∙106 K per il Be, T>5 ∙106 K per il B. Sezioni d’urto di reazione 7Li(p,)4He & 6Li(p,)3He 9Be(p,)6Li 11B(p,)8Be & 10B(p,)7Be Possibili meccanismi di rimescolamento non standard (diffusione microscopica, circolazione meridiana, slow-mixing processes)

Risonanze sotto-soglia Misure dirette in Astrofisica Nucleare: problematiche teorico-sperimentali AStroFIsica Nucleare V EC (MeV) 10-9:10-12 barn!!! Coda di risonanza S(E) = (E)Eexp(2) Risonanze sotto-soglia Er E estrapolazioni Misure dirette S(E) Processi non risonanti Screening elettronico fscexp(Ue/E) Metodi indiretti CD, ANC studio di reazioni coinvolgenti fotoni; THM studio di reazioni tra particelle cariche. d(3He,p)4He

AStroFIsica I Metodi Indiretti: Trojan Horse Method Nucleare Consente lo studio della generica reazione di interesse astrofisico x(A,C)c selezionando opportunamente il contributo quasi-libero di un’opportuna reazione a tre corpi a(A,Cs)c indotta ad energie maggiori rispetto all’altezza della barriera coulombiana. Struttura a cluster nucleo a=x+s; Break-up quasi-libero di a; 4. Descrizione in approssimazione impulsiva (IA); 3. “s” spettatore del processo virtuale x(A,C)c; La reazione x(A,C)c è indotta ad energia Ecm=EcC-Q2body (post-collision prescription) Reazione virtuale Break-up Vantaggi: no soppressione barriera coulombiana, no screening elettronico, no estrapolazioni. Limiti: test di validità sopra barriera coulombiana, normalizzazione ai dati diretti, introduzione della funzione di penetrabilità. occorre introdurre la funzione di penetrabilità !!!

Risultati del THM: reazioni di interesse astrofisico per gli elementi leggeri AStroFIsica Nucleare 7Li(p,α)4He via THM application to 7Li(d, αα)n reaction (Lattuada M. et al.: 2001 Ap. J., 562, 1076) 7Li(p,α)4He THM data 6Li(p,α)3He via THM application to 6Li(d, α3He)n reaction 6Li(p,α)3He THM data  Direct data Direct data (A. Tumino et al.: 2003, Phys. Rev. C. 67, 065803) 11B(p,α0)8Be THM data Direct data 11B(p,α0)8Be via THM application to 11B(d, α08Be)n reaction (Spitaleri C. et al.: 2004, Phys. Rev. C. 69, 055806)

Studio della reazione 11B(p,0)8Be tramite applicazione del THM alla reazione 2H(11B,08Be)n AStroFIsica Nucleare n Per lo studio della 11B(p,)8Be (Q=6.36 MeV) si seleziona la reazione 2H(11B,8Be)n (Q=8.59MeV, Ecoul= 1.3 MeV); 2H I 8Be p Il deuterio funge da Trojan Horse. La distribuzione di impulsi del neutrone in 2H è nota ed è massima per PS= 0MeV/c. 11B α II Esperimento condotto ai LNS nel Dicembre 2002 (Tandem & Camera2000); Ebeam(11B)=27 MeV & Ibeam(11B)=2-5 nA; Spessore target CD2 190 µg/cm2; Disposizione rivelatori attorno agli angoli quasi-liberi.

Ricostruzione del 8Be e selezione degli eventi corrispondenti alla reazione 2H(11B,α08Be)n AStroFIsica Nucleare Decadimento del 8Be(g.s.) in 2 alfa (Qdec ~ 90 keV) rivelate in coincidenza temporale sul DPSD (Dual Position Sensitive Detector) 8Be(g.s.) Ricostruzione dell’energia relativa tra le alfa di decadimento Luogo cinematico Eα(MeV) E8Be(MeV) Picco di Q-valore per la reazione a tre corpi (Qth=6.36 MeV)

Presenza del meccanismo quasi-libero (I): correlazioni angolari AStroFIsica Nucleare Correlazioni angolari La presenza di un enhancement dei conteggi nelle regioni angolari prossime a quelle quasi-libere è associabile alla presenza del meccanismo quasi-libero sui dati. Condizione necessaria per la presenza del meccanismo

Evidenza della correlazione tra il livello del 12C @ 16.106 MeV e |Ps| Studio della variabile EαBe in funzione dell’impulso del neutrone spettatore AStroFIsica Nucleare Il meccanismo quasi-libero è correlato con l’impulso della particella spettatrice. La presenza di un livello energetico per determinati valori di tale impulso indica una possibile correlazione tra EαBe e |Ps| 0<|PS|(MeV/c)<20 20<|PS|(MeV/c)<40 40<|PS|(MeV/c)<60 Evidenza della correlazione tra il livello del 12C @ 16.106 MeV e |Ps|

Selezione del meccanismo quasi-libero: distribuzione di impulsi AStroFIsica Nucleare La presenza del meccanismo quasi-libero può verificarsi ricostruendo la distribuzione di impulsi del neutrone spettatore nel deuterio a partire dai dati sperimentali. Confronto dei dati sperimentali (punti neri) con la distribuzione di impulsi teorica del “n” nel 2H data in termini della funzione di Hulthén (a=0.2317 fm-1, b=1.202 fm-1): Φ(PS) = ab(a+b) (a-b)2 2π 1 a2+PS2 b2+PS2 Condizione necessaria per la selezione del meccanismo QF.

Test di validità I: distribuzioni angolari e confronto con i dati diretti AStroFIsica Nucleare θCM(deg) THM Data Selezione di alcune regioni in ECM (ΔECM=100 keV) ed estrazione delle distribuzioni angolari per la 11B(p,α0)8Be. Le distribuzioni angolari per i dati indiretti vengono quindi normalizzate e confrontate con quelle estratte dalle misure dirette. Test di validità del metodo

AStroFIsica Test di validità II: funzione di eccitazione Nucleare Nelle ipotesi di PWIA la sezione d’urto della reazione a tre corpi 2H(11B,α08Be)n è legata alla sezione d’urto a due corpi 11B(p,α0)8Be d3σ dΩα dΩ8BedEcm ∝ dσN KF · |Φ(Ps)|2 · dΩ KF · |Φ(Ps)|2 ECM= EαBe-Q2body

Estrazione del fattore astrofisico per la reazione 11B(p,0)8Be in PWIA AStroFIsica Nucleare Per poter confrontare i dati estratti col THM con i dati diretti presenti in letteratura occorre introdurre la penetrabilità attraverso la barriera coulombiana. Estrazione del S(E)=(E)Eexp(2); Presenza di una risonanza sotto-barriera (16.106 MeV 12C); Test di validità del THM. Parametro Valore Incertezza (±) a0 0.3109 (MeV b) 0.046 a1 3.001 (b) 0.335 a2 -2.277(b/MeV) 0.408 a3 3.599 (MeV b) 0.148 a4 0.164 (MeV) 0.002 a5 0.055 (MeV)

Estrazione del fattore astrofisico per la reazione 11B(p,0)8Be in MPWBA AStroFIsica Nucleare PWIA MPWBA In una simile descrizione gli effetti di penetrabilità per la barriera coulombiana e gli effetti di off-energy shell vengono tenuti in considerazione per la fattorizzazione della sezione durto a tra corpi (Typel & Wolter 2000, Typel & Baur 2003). Parametro Valore Incertezza (±) a0 1.071 (MeV b) 0.101 a1 -0.205 (b) 0.409 a2 1.089(b/MeV) 0.416 a3 3.718 (MeV b) 0.129 a4 0.160 (MeV) 0.002 a5 0.049 (MeV) S(0)THMPWIA=0.352±0.05 ± sist (MeV b) S(0)THMMPWBA=1.091 ± 0.101 ± sist (MeV b) S(0)dir=2.1 (MeV b) (Becker et al., 1987) Screening elettronico; Dati diretti fino a 50kev

Studio della reazione 9Be(p,)6Li tramite applicazione del THM alla reazione 2H(9Be,6Li)n AStroFIsica Nucleare n 2H Per lo studio della 9Be(p,)6Li (Q= 2.25 MeV) si seleziona la reazione 2H(9Be,6Li)n (Q=-0.1MeV, Ecoul=1.23 MeV); I 6Li p 9Be α THM Direct data II Esperimento condotto ai LNS nel Febbraio 2003 (Tandem & Camera2000); Ebeam(9Be)=22 MeV & Ibeam(9Be)=2-5 nA; Spessore target CD2 190 µg/cm2; Risultati preliminari!!!

Studio della reazione 10B(p,)7Be tramite applicazione del THM alla reazione 2H(10B,7Be)n AStroFIsica Nucleare Per lo studio della 10B(p,)7Be (Q= 1.44 MeV) si seleziona la reazione 2H(10B,7Be)n (Q=-0.76MeV, Ecoul=1.23 MeV); 2H p 10B n 7Be α I II Esperimento condotto al USP (Departamento de Fisica, Sao Paulo) nell’Aprile 2005; Ebeam(10B)=27 MeV & Ibeam(10B)=1-2 nA; Contributo di screening elettronico e di coda di risonanza (8.70 MeV 11C) E2(ch) extrapolation THM ECM window Work in progress… E1(ch)

Collaborazioni C.Spitaleri, S. Cherubini, A. Del Zoppo, P. Figuera, M. Gulino, M. La Cognata, L. Lamia, F. Mudo, A. Musumarra, R.G. Pizzone, G. Rapisarda, S. Romano, L. Sergi, S. Tudisco, A. Tumino+++nally I N F N, Laboratori Nazionali del Sud, Catania, Italy Università di Catania, Italy C. Rolfs  Institut für Experimentalphysik III- Ruhr Universität Bochum, Germany S. Blagus, M. Milin, D. Rendić Ruđer Bošković Insitute , Zagreb, Croatia V. Kroha Nuclear Physics Institute, Rez, Czech Republic S.Kubono CNS- Tokyo University, Tokyo, Japan T. Motobayashi Riken, Japan B. Tribble, A. Zhanov Texas A&M Cyclotron Institute, College Station, USA Santoz de Toledo and his group USP, Departamento de Fisica Nuclear, Sao Paulo, Brasil