L’origine dei grandi atomi ricchi di protoni nelle stelle
Fatta eccezione per quelli più leggeri, tutti gli atomi sono stati prodotti nelle stelle, a diversi stadi dell’evoluzione stellare, attraverso vari processi di nucleosintesi. Gli elementi chimici più pesanti del ferro sono prodotti principalmente mediante reazioni nucleari indotte da neutroni. Tuttavia, esistono alcune decine di isotopi pesanti e ricchi di protoni che non possono essere creati tramite reazioni nucleari indotte da neutroni, osservate nel corso dell’evoluzione stellare. Questi sono i cosiddetti isotopi p. Il processo p è uno dei processi di nucleosintesi meno compresi. I calcoli del modello relativo al processo p coinvolgono enormi reti di reazioni e i tassi inerenti a tutte le reazioni sono input necessari per i calcoli. I calcoli relativi ai modelli non sono stati in grado di riprodurre in modo ottimale le abbondanze di isotopi p osservati in natura. Uno dei motivi di questo fallimento è costituito dall’insufficiente conoscenza della fisica nucleare necessaria per i modelli. È quindi essenziale la determinazione sperimentale dei tassi di reazione mediante misurazioni della sezione d’urto relativa alla reazione. La banca dati sperimentale disponibile per il processo p non dispone di sufficienti dati sulle sezioni d’urto alfa-indotte nella regione di massa dei pesanti isotopi p. L’obiettivo principale del progetto ATOMKI-PPROCESS (Nuclear reaction studies relevant to the astrophysical p-process nucleosynthesis) è stato quello di studiare le reazioni indotte da particelle cariche nella gamma relativa a massa ed energia del processo p. L’accento è stato posto su studi di reazione nucleare in questa area specifica. Uno dei parametri di ingresso nucleare più importanti e più incerti per i calcoli è costituito dal potenziale ottico relativo al nucleo alfa. Tale grandezza può essere studiata a livello sperimentale mediante esperimenti elastici con dispersione alfa a elevata precisione. La determinazione dei potenziali ottici mediante esperimenti di dispersione è stato il secondo obiettivo del progetto. Sono stati necessari dei gamma-rivelatori e moderni strumenti elettronici nucleari a elevata efficienza al fine di rendere possibili le misure di sezione d’urto pianificate. I ricercatori hanno migliorato la camera di dispersione utilizzata per esperimenti elastici relativi a dispersione alfa. Inoltre, hanno progettato, costruito e testato una nuova camera per misure di sezione d’urto nel fascio. I membri del progetto ATOMKI-PPROCESS hanno completato esperimenti relativi all’anello di accumulazione e studi di reazione gamma-indotta tecnicamente impegnativi. Inoltre, le misurazioni a elevata precisione del decadimento di emivita sono state effettuate sugli isotopi radioattivi coinvolti. Sulla base degli esperimenti di diffusione, è stato suggerito un nuovo potenziale ottico globale relativo al nucleo alfa per applicazioni astrofisiche. Gli insiemi di dati del progetto hanno offerto un contributo significativo ai fini di una migliore comprensione relativa alla produzione di isotopi p nell’universo.
Parole chiave
Supernova, processo p nucleare, isotopi, reazione nucleare, nucleosintesi, dispersione alfa, gamma-rilevatori, misurazioni emivita