Cientistas medem diretamente uma reação chave em binários de estrelas de nêutrons
Uma estrela de nêutrons acumulando material de uma estrela companheira, produzindo explosões periódicas de raios-X. A inserção mostra como os novos dados afetam a dependência da temperatura do fluxo de síntese de elementos químicos através do
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Mg(α,p)
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Al reação. Crédito:Laboratório Nacional de Argonne. Uma explosão de raios X (XRB) é uma explosão violenta que ocorre na superfície de uma estrela de nêutrons enquanto ela absorve material de uma estrela companheira. Durante esta absorção, o aumento das temperaturas e densidades na superfície da estrela de nêutrons desencadeia uma cascata de reações termonucleares.
Essas reações criam átomos de elementos químicos pesados. Um estudo publicado em Physical Review Letters , apresenta uma investigação de uma dessas reações,
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Al (magnésio-22 e hélio-4, produzindo um próton e alumínio-25). A taxa desta reação desempenha um papel importante na informação dos modelos de XRBs e na determinação dos mecanismos de reação que alimentam essas explosões. Os pesquisadores descobriram que a taxa de reação é quatro vezes maior do que a medição direta anterior.
Os XRBs são impulsionados por uma sequência de reações envolvendo núcleos instáveis que capturam rapidamente prótons antes que os núcleos tenham a chance de decair. Durante esta sequência, a taxa de reações específicas de captura de prótons diminui em múltiplos núcleos de "ponto de espera" (como o magnésio-22), fazendo com que o fluxo nuclear diminua.
A investigação descobriu que a captura de partículas alfa (hélio-4) por estes núcleos em vez de protões poderia contornar estes pontos de espera e continuar a síntese de elementos mais pesados. Determinar com precisão as taxas de possíveis reações nos pontos de espera, incluindo o
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Mg(α,p)
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A reação do Al no ponto de espera do magnésio-22 pode ajudar os cientistas a melhorar sua compreensão dos XRBs.
Os
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Mg(α,p)
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A reação de Al envolve núcleos instáveis com tempos de vida muito curtos para que os núcleos sejam transformados em alvos. Para medir esta reação, os cientistas realizaram a medição em cinemática inversa usando o Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS), uma instalação do Departamento de Energia do Laboratório Nacional de Argonne.
Os pesquisadores desenvolveram um feixe radioativo em voo com o sistema de voo ATLAS. O feixe foi entregue ao detector MUlti-Sampling Ionization Chamber (MUSIC) preenchido com gás hélio puro, recriando condições relevantes para XRBs.
O experimento produziu uma nova medição direta do ângulo e da seção transversal integrada em energia do
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Mg(α,p)
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Al reação. A seção transversal é uma medida da probabilidade de a reação ocorrer.
O experimento descobriu que essa probabilidade é quatro vezes maior do que a medição direta anterior. Esta taxa mais elevada indica uma maior probabilidade de que o
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O ponto de espera Mg é contornado pelo
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Al reação. Além disso, os cientistas descobriram que a reação começa a ocorrer em temperaturas mais baixas do que se pensava anteriormente.
O novo resultado fornece informações sobre a física subjacente do fluxo da reação de nucleossíntese através do
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Ponto de espera de mg em XRBs.
