Wetenschap
Wetenschappers meten rechtstreeks een sleutelreactie in dubbelsterren van neutronensterren
Een röntgenuitbarsting (XRB) is een gewelddadige explosie die optreedt op het oppervlak van een neutronenster terwijl deze materiaal van een begeleidende ster absorbeert. Tijdens deze absorptie veroorzaken toenemende temperaturen en dichtheden op het oppervlak van de neutronenster een cascade van thermonucleaire reacties.
Deze reacties creëren atomen van zware chemische elementen. Een onderzoek, gepubliceerd in Physical Review Letters , presenteert een onderzoek naar een van deze reacties, 22 Mg(α,p) 25 Al (magnesium-22 en helium-4, waarbij een proton en aluminium-25 worden geproduceerd). De snelheid van deze reactie speelt een belangrijke rol bij het informeren van modellen van XRB's en het bepalen van de reactiemechanismen die deze explosies aandrijven. De onderzoekers ontdekten dat de reactiesnelheid vier keer hoger is dan bij de vorige directe meting.
XRB's worden aangedreven door een reeks reacties waarbij onstabiele kernen betrokken zijn die snel protonen vangen voordat de kernen de kans krijgen te vervallen. Tijdens deze reeks neemt de snelheid van bepaalde protonvangstreacties af bij meerdere "wachtpunt"-kernen (zoals magnesium-22), waardoor de kernstroom vertraagt.
Uit onderzoek is gebleken dat de invanging van alfadeeltjes (helium-4) door deze kernen in plaats van protonen deze wachtpunten zou kunnen omzeilen en de synthese van zwaardere elementen zou kunnen voortzetten. Het nauwkeurig bepalen van de snelheid van mogelijke reacties op de wachtpunten, inclusief de 22 Mg(α,p) 25 Alle reacties op het magnesium-22-wachtpunt kunnen wetenschappers helpen hun begrip van XRB's te verbeteren.
De 22 Mg(α,p) 25 Bij elke reactie zijn onstabiele kernen betrokken met een levensduur die te kort is om van de kernen een doelwit te maken. Om deze reactie te meten, voerden wetenschappers de meting uit in omgekeerde kinematica met behulp van het Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS), een gebruikersfaciliteit van het Department of Energy in het Argonne National Laboratory.
De onderzoekers ontwikkelden een radioactieve straal tijdens de vlucht met het ATLAS-vluchtsysteem. De straal werd afgeleverd bij de MUlti-Sampling Ionization Chamber (MUSIC)-detector gevuld met puur heliumgas, waardoor omstandigheden werden gecreëerd die relevant zijn voor XRB's.
Het experiment leverde een nieuwe directe meting op van de hoek en de energie-geïntegreerde doorsnede van de 22 Mg(α,p) 25 Alle reactie. De doorsnede is een maatstaf voor de waarschijnlijkheid dat de reactie zal optreden.
Uit het experiment bleek dat deze waarschijnlijkheid vier keer hoger is dan bij de vorige directe meting. Dit hogere percentage geeft aan dat de kans groter is dat de 22 Het Mg-wachtpunt wordt omzeild door de 22 Mg(α,p) 25 Alle reactie. Bovendien ontdekten de wetenschappers dat de reactie begint bij lagere temperaturen dan eerder werd gedacht.
Het nieuwe resultaat geeft inzicht in de onderliggende fysica van de nucleosynthesereactiestroom door de 22 Mg-wachtpunt in XRB's.