16 sept. 2022 (Actualités Nanowerk) L'énergie libérée par les réactions nucléaires entraîne l'explosion d'étoiles telles que les novae. Pour simuler avec précision les novae sur des ordinateurs, les chercheurs ont besoin d'entrées précises pour les taux de réaction nucléaire. Les taux inconnus de certaines réactions nucléaires influencent considérablement les simulations de nova. Les physiciens nucléaires ont maintenant déterminé une vitesse de réaction de capture de protons importante et difficile. La capture de protons implique la collision d'un noyau atomique et d'un ou plusieurs protons pour créer un noyau plus lourd. Les physiciens l'ont fait en mesurant l'émission de protons inverses dans un laboratoire. Une simulation nova de pointe intègre les nouvelles informations expérimentales (Physical Review Letters, "Contraindre le taux de réaction P 30 (p,γ) S 31 dans ONe Novae via la désintégration du proton faible, à faible énergie et β-retardée de Cl 31"). Cela permet aux physiciens de comparer les résultats aux observations réelles de nova. Le détecteur gazeux avec marquage au germanium (GADGET) utilisé au National Superconducting Cyclotron Laboratory pour la présente expérience (à gauche). Représentation d'artiste d'une étoile naine blanche en accrétion avant l'explosion d'une nova (à droite). (Image : Facility for Rare Isotope Beams et NASA/JPL-Caltech) Les connaissances actuelles des scientifiques sur les novae stellaires dépendent de la vitesse de la réaction nucléaire qui a fait l'objet de cette étude. Ces nouveaux résultats permettent aux scientifiques de déterminer les températures maximales atteintes à l'intérieur des explosions de nova. De plus, ils permettent aux scientifiques de faire des prédictions plus précises des rapports isotopiques dans les grains de poussière d'étoile produits dans les novae. Pour effectuer ces mesures, les physiciens nucléaires ont mis au point un nouveau système de détection des rayonnements, le détecteur gazeux avec marquage au germanium (GADGET). GADGET détecte les protons suite à la désintégration bêta d'un noyau instable. Le nombre de protons de basse énergie détectés par désintégration bêta dans cette expérience était le plus bas jamais mesuré. Ce résultat démontre la capacité du système GADGET pour les enquêtes futures. Le National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL), une installation utilisateur de la Michigan State University, a fourni un faisceau de l'isotope du chlore le plus déficient en neutrons, le chlore-31, au système GADGET. GADGET a mesuré la désintégration bêta de l'isotope en soufre-31 pour une expérience menée par des physiciens nucléaires américains avec des collaborateurs d'Israël, d'Espagne, de Chine, de Corée du Sud, du Canada et de France. Parfois, l'isotope du soufre émettait des protons de faible énergie pour produire du phosphore-30. L'émission de protons record détectée est l'inverse de la capture de protons sur le phosphore 30 lors d'une explosion de nova. Ces mesures ont permis aux scientifiques de calculer le taux de capture de protons sur le phosphore 30 lors d'une explosion de nova. Une simulation nova en Espagne a intégré les nouvelles connaissances acquises à partir de ces nouveaux résultats. La comparaison des résultats de la simulation aux abondances élémentaires observées à partir de novae réelles permet désormais aux physiciens de déterminer la température maximale atteinte à l'intérieur de l'explosion. Ces nouvelles mesures suggèrent également que les novae des naines blanches oxygène-néon produisent des excès d'isotope silicium-30 à partir de la désintégration du phosphore-30. Ces informations seront utiles pour identifier les grains de poussière d'étoiles pré-solaires des novae dans les météorites qui se sont solidifiées au moment où notre système solaire se formait.