science >> Wetenschap >  >> Fysica

Experimenten bij de Franse deeltjesversneller onderzoeken de eigenschappen van supernova's

Krediet:Pixabay/CC0 publiek domein

De werking van neutrino's in supernova's is slecht begrepen. Wanneer de kern van een massieve ster aan het einde van zijn leven instort onder invloed van de zwaartekracht, de elektronen in de atomen combineren met de protonen in hun kernen, protonen produceren samen met neutrino's. De in overvloed geproduceerde neutrino's ontsnappen vervolgens uit de neutronenster die wordt gevormd met een snelheid die zelfs sneller is dan het licht. Zozeer zelfs dat 99% van de energie die door een supernova wordt uitgestraald in de vorm van neutrino's is! De explosiekarakteristiek van supernova's die op deze aflevering volgt, wordt "aangedreven" door neutrino's.

Echter, wanneer de kern van de ster instort, de neutrino's kunnen worden gevangen door vrije neutronen of neutronen in aggregaten (lichte kernen) - een proces dat waarschijnlijk de evolutie van de supernova zal beïnvloeden. Kernfysici wilden dieper in het onderwerp kijken door de concentratie van neutronen in aangeslagen nucleaire materie te bestuderen. met behulp van zware ionenbotsingen bij Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL) in Caen.

Lichte kernen (deuteronen, tritonen, helium-3 isotopen, etc.) ontstaan ​​als protonen en neutronen aggregeren tijdens de botsing tussen projectielkernen en doelkernen. Het doel van de onderzoekers is om de thermodynamische eigenschappen te verzamelen die de aggregatie van neutronen en protonen in nucleaire materie bepalen met een dichtheid die vergelijkbaar is met die van supernova's die instorten.

Om dit te doen, ze gebruiken een Bayesiaanse analyse om de waarschijnlijkheid van hypothetische oorzaken te berekenen - de thermodynamische "waarneembare zaken" die de vorming van aggregaten bepalen - op basis van de waarneming van bekende gebeurtenissen (de vorming van lichte elementen).

Met behulp van de INDRA-detector (Nucleus Identification and High-Resolution Detection) in de GANIL-faciliteit, onderzoekers bepaalden de chemische evenwichtsconstanten van neutronen- en protonaggregaten als functie van de dichtheid van nucleaire materie, met behulp van metingen op zes lichte kernen. deze waarden, met een hoge mate van onzekerheid, worden vergeleken met een theoretische berekening.

Om de nauwkeurigheid te verbeteren, andere experimenten zijn gepland op zwaardere elementen, met behulp van de FAZIA-detector (Forward A and Z Identification Array) gekoppeld aan INDRA, die, door verbeterde isotopenidentificatie van met name zwaardere kernen, zal de nauwkeurigheid van het experiment aanzienlijk verhogen.