LUNA3 (CSN3) e LUNA-MV (progetto/i premiale/i)

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1 LUNA3 (CSN3) e LUNA-MV (progetto/i premiale/i)
Paolo Prati Dipartimento di Fisica e Sezione INFN - Genova RN e Spokesperson della Collaborazione LUNA L’evoluzione stellare e la relativa nucleosintesi svolgono un ruolo fondamentale nella comprensione dell’origine degli elementi chimici ed in molti problemi astrofisici collegati come la determinazione delle distanze cosmologiche. In aggiunta possono essere ottenute indicazioni sull’eventuale esistenza di particelle non incluse nel modello standard come assioni o fotoni dark. Lo scopo principale dell’astrofisica nucleare e’ fornire un solido fondamento a questi studi

2 experiments in inverse cinematic will be possible
Il nuovo acceleratore LUNA-MV (by HVEE) 0.2 < Terminal Voltage < 3.5 MV Thanks to the C beam , experiments in inverse cinematic will be possible

3 Il nuovo acceleratore LUNA-MV (by HVEE)
- Terminal voltage Ripple (Rms) : V

4 LUNA-MV LUNA MV will be installed in the North part of Hall B of LNGS
The area so far allocated to ICARUS will be cleared within summer 2016

5 LUNA-MV Finanziamento MIUR tramite due progetti premiali per un totale di 5.3 M€

6 LUNA MV: schedule Contract signature April 15, 2016
Accelerator at LNGS May 1, 2018 End commissioning December 31, 2018 Start Physics January 1, 2019

7 Programma scientifico LUNA MV (2019 )

8 CERN Courier March 2016

9 LUNA 400kV accelerator E beam  50 – 400 keV
I max  500 A protons I max  250 A alphas Energy spread  70 eV Long term stability  5eV/h

10 LUNA400: in corso D(p,g)3He

11 LUNA400: in corso D(p,g)3He

12 13C(a,n)16O : impatto astrofisico
The reaction takes place in thermally pulsating, low-mass, Asymptotic Giant Branch stars at Gamow energies E = keV (T = K). The cosmic creation of roughly half of all elements heavier than iron, occurs in AGB stars, where the neutrons necessary to drive the slow neutron-capture (s) process are released by the 13C(a,n). Radiativ: i.e inter-pulse lower n density Convective: i.e partially in-pulse higher n density

13 13C(a,n)16O : letteratura

14 13C(a,n)16O : estrapolazione al picco di Gamow
Requirements astrofisici: incertezza S(E) < 10%

15 13C(a,n)16O : tasso di reazione atteso
Arricchimento bersaglio in 13C: 99%, Ia = 200 mA Nt = at/cm2 Elab [keV] Ecm Rate [neutr/h] Rate [neutr/h] 400 306 339 121 375 287 103 38.5 350 268 28 10.9 300 229 1.3 0.6 275 210 0.2 0.1 250 191 0.02 0.01 ≈ 1-2 mesi Beam time se bck =0

16 The LUNA collaboration
A. Boeltzig*, G.F. Ciani*, A. Formicola, I. Kochanek, M. Junker, L. Leonzi | INFN LNGS /*GSSI, Italy D. Bemmerer, M. Takacs, T. Szucs | HZDR Dresden, Germany C. Broggini, A. Caciolli, R. Depalo, P. Marigo, R. Menegazzo, D. Piatti | Università di Padova and INFN Padova, Italy C. Gustavino | INFN Roma1, Italy Z. Elekes, Zs. Fülöp, Gy. Gyurky| MTA-ATOMKI Debrecen, Hungary M. Lugaro | Monarch University Budapest, Hungary O. Straniero | INAF Osservatorio Astronomico di Collurania, Teramo, Italy F. Cavanna, P. Corvisiero, F. Ferraro, P. Prati, S. Zavatarelli | Università di Genova and INFN Genova, Italy A. Guglielmetti, D. Trezzi | Università di Milano and INFN Milano, Italy A. Best, A. Di Leva, G. Imbriani, | Università di Napoli and INFN Napoli, Italy G. Gervino | Università di Torino and INFN Torino, Italy M. Aliotta, C. Bruno, T. Davinson | University of Edinburgh, United Kingdom G. D’Erasmo, E.M. Fiore, V. Mossa, F. Pantaleo, V. Paticchio, R. Perrino, L. Schiavulli, A. Valentini| Università di Bari and INFN Bari, Italy NB: in rosso studenti PhD in azzurro post-doc

17 The importance of going underground…
Sun: kT = 1 keV EC ≈ MeV E0 ≈ 5-30 keV for reactions of H burning kT but also E0 << EC !! Cross sections in the range of pb-fb at stellar energies with typical laboratory conditions reaction rate R can be as low as few events per month

18 Fondi Progetto Premiale
Il finanziamento complessivo ottenuto con due successivi progetti premiali ammonta a 5.3 M€ Ad oggi è stata impegnata una cifra complessiva pari a circa 3.77 M€, essenzialmente per l’avvio della gara di acquisto dell’acceleratore LUNA-MV e spese di personale (in particolare una posizione quadriennale di Primo Tecnologo) Sottratto l’overhead trattenuto dalla sede centrale, resta disponibile per ulteriori spese una cifra di circa 330 k€, da dedicare esclusivamente a spese di personale. I costi per la costruzione della sala sperimentale schermata che ospiterà l’acceleratore, le linee di fascio e i punti misura saranno coperti da fondi LNGS (già allocati: 0.8 M €). Nel corso del 2016 saranno avviate le procedure per l’assunzione a tempo determinato di personale da dedicare, dopo opportuna formazione, alla gestione degli apparati della facility LUNA-MV e dell’attuale acceleratore LUNA400.

19 13C(a,n)16O: rivelatori di neutroni
h di rivelazione 55% % Nota: il rivelatore di Notre Dame University (che fino a luglio 2015 si pensava di poter avere in prestito) è simile a quello di Drotleff con h ≈ 40%

20 13C(a,n)16O: l’esperimento a LUNA400
Bersaglio solido o gassoso ?? Notevoli pro e contro con entrambe le soluzioni: test programmati tra giugno e luglio 2016 a LNL e LNGS