Experimental studies of the astrophysical nuclear reaction ³He(αϒ)⁷Be

Resumen

La sección eficaz de la reacción nuclear 3He Be juega un papel relevante en dos escenarios astrofísicos importantes: las predicción de la abundancia del 7Li primordial en el universo por Nucleosíntesis Estándar del Big Bang. SBBN por sus siglas en inglés, y las estimaciones del flujo de neutrinos solares procedente de las desintegraciones del 8B y 7Be a través del Modelo Solar Estándar (SSM). Desde los primeros estudios en los años 60, intensos esfuerzos se han llevado a cabo tanto experimental como teóricamente con el objetivo de determinar la sección eficaz de dicha reacción de forma precisa. Actualmente, el estudio de esta reacción sigue siendo objeto de investigaciones con el objetivo de extraer el factor astrofísico S34 E con una incertidumbre reducida. Debido a las limitaciones experimentales para obtener el factor astrofísico en el rango de energías relevante para los procesos astrofísicos. El pico de Gamow en el sol para esta reacción es 22 keV, se utilizan modelos teóricos para extrapolar las medidas a energías superiores. El trabajo presentado en esta tesis versa sobre dos estudios experimentales utilizando técnicas complementarias con el objetivo de determinar la sección eficaz y posterior extracción del factor astrofísico en el rango energético de 1-3 MeV en el sistema de referencia de centro de masas. Con estas medidas se pretende resolver las discrepancias existentes entre los valores presentes en la literatura en el mismo rango energético, restringiendo las extrapolaciones teóricas a las energías astrofísicas y entendiendo el mecanismo de reacción. En el primer experimento, realizado en el Centro de MicroAnálisis de Materiales de Madrid (CMAM), se ha utilizado la técnica de activación. Los iones de 7Be producidos en la reacción mediante el uso de un haz de 3He y un blanco gaseoso de 4He eran depositados en placas de cobre. La radiación gamma retardada producida tras la desintegración mediante captura electrónica del 7Be fue medida utilizando una estación de bajo fondo compuesta por detectores de germanio de alta pureza (HPGe).En el segundo experimento se utilizó el método de detección directa del 7Be. Para ello se usó el separador DRAGON (Detector for Recoils And Gamma radiation Of Nuclear reactions) emplazado en el laboratorio TRIUMF, en Vancouver, Canadá. El experimento se realizó utilizando cinemática inversa mediante un haz de 4He y un blanco gaseoso de 3He. Los iones de 7Be producidos eran detectados en un detector de bandas de silicio situado en el plano focal del separador. La distribución de estado de carga fue determinada experimentalmente utilizando el blanco gaseoso de 3He y un haz de 9Be a velocidades correspondientes a la de los iones de 7Be producidos en la reacción. La aceptancia del separador para esta reacción ha sido estimada mediante simulaciones Monte Carlo teniendo en cuenta los parámetros experimentales durante las medidas. Los resultados de ambos experimentos, utilizando técnicas diferentes, muestran acuerdo entre ellos mismos. Un estudio cuantitativo comparando nuestros resultados con medidas previas muestra el acuerdo de nuestros valores con los recientes resultados de la colaboración ERNA, y discrepan con las medidas de Parker et al. en los sesenta. Mediante normalización, los diferentes modelos teóricos utilizados pueden reproducir la dependencia del factor astrofísico con la energía de nuestros datos. Sin embargo, si tenemos en cuenta los resultados de la colaboración LUNA a bajas energías, solo los cálculos con matriz-R de Kontos et al. y los calculos ab-initio por T. Neff pueden reproducir conjuntamente nuestros datos con los de LUNA. Puesto que los cálculos ab-initio pueden reproducir ambos valores sin necesidad de utilizar un factor de normalización, sugerimos el valor propuesto por T. Neff para el factor astrofísico de S34(0)=0.593 keVb, el cual supone un aumento tanto en la predicción de neutrinos solares como en la abundancia del 7Li primordial.