science >> Wetenschap >  >> Fysica

Onderzoekers maken de meest nauwkeurige metingen van het versmelten van deuterium met een proton om helium-3 . te vormen

De S-factor van de D(p, γ)3De reactie. Credit: Natuur (2020). DOI:10.1038/s41586-020-2878-4

Een groot team van onderzoekers verbonden aan tal van instellingen in Italië, het VK en Hongarije hebben de meest nauwkeurige metingen tot nu toe uitgevoerd van deuteriumfusie met een proton om helium-3 te vormen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , de groep beschrijft hun inspanningen en hoe zij denken dat het zal bijdragen aan een beter begrip van de gebeurtenissen die plaatsvonden tijdens de eerste paar minuten na de oerknal.

De astrofysica-theorie suggereert dat de creatie van deuterium een ​​van de eerste dingen was die na de oerknal plaatsvonden. Daarom, het speelt een belangrijke rol in de oerknal-nucleosynthese - de reacties die daarna plaatsvonden en die leidden tot de productie van verschillende van de lichte elementen. Theoretici hebben vergelijkingen ontwikkeld die de waarschijnlijke reeks gebeurtenissen laten zien die hebben plaatsgevonden, maar tot op heden het was moeilijk om te bewijzen dat ze correct waren zonder fysiek bewijs. In deze nieuwe poging de onderzoekers van het Laboratorium voor Ondergrondse Nucleaire Astrofysica in Italië hebben experimenten uitgevoerd om die eerste minuten te simuleren, in de hoop de theorieën te bevestigen.

Het werk werd diep onder de dikke rotslaag van de Gran Sasso-berg uitgevoerd om interferentie van kosmische straling te voorkomen - het omvatte het afvuren van een bundel protonen op een deuteriumdoelwit - deuterium is een vorm van waterstof met slechts één proton en één neutron - en toen het meten van de fusiesnelheid. Maar omdat de fusiesnelheid zo laag is, het bombardement moest vele malen worden uitgevoerd - het team deed drie jaar lang bijna elk weekend hun werk.

De hoop was dat de gemeten snelheid overeen zou komen met de hoeveelheid kosmische achtergrondstraling die wordt gedetecteerd door wetenschappers die het al vele jaren bestuderen. Onderzoekers geloven dat dergelijke straling ontstond toen de kosmos ongeveer 380 afkoelde, 000 jaar na de oerknal.

De onderzoekers ontdekten dat de gemeten snelheid van deuteriumsmelting over een reeks temperaturen viel tussen de snelheid die werd voorspeld door de nieuwste theorieën en voorlopige metingen die in 1997 werden gedaan, de laatste keer dat wetenschappers probeerden te meten hoe deuterium samensmelt met een proton om helium-3 te vormen. Maar het belangrijkste, toen ze de snelheid die ze maten in modellen stopten die schattingen van de oerknal-nucleosynthese-dichtheid projecteerden, het kwam nauw overeen met geschatte metingen van de CMB 380, 000 jaar later.

© 2020 Wetenschap X Netwerk