16 sep 2022 (Nanowerk Nieuws) Energie die vrijkomt bij kernreacties drijft exploderende sterren zoals novae aan. Om novae nauwkeurig op computers te simuleren, hebben onderzoekers nauwkeurige invoer nodig voor de snelheden van kernreacties. De onbekende snelheden van sommige kernreacties hebben een dramatische invloed op nova-simulaties. Kernfysici hebben nu een belangrijke en uitdagende proton-invangreactiesnelheid bepaald. Protonvangst omvat de botsing van een atoomkern en een of meer protonen om een ​​zwaardere kern te creëren. Dat deden de natuurkundigen door in een laboratorium de omgekeerde protonenemissie te meten. Een ultramoderne nova-simulatie bevat de nieuwe experimentele informatie (Physical Review Letters, "Beperking van de P 30 (p, ) S 31-reactiesnelheid in één Novae via het zwakke, energiezuinige, β-vertraagde protonverval van Cl 31"). Hierdoor kunnen natuurkundigen de resultaten vergelijken met werkelijke nova-waarnemingen. De gasdetector met Germanium Tagging (GADGET) gebruikt in het National Superconducting Cyclotron Laboratory voor het huidige experiment (links). Artistieke afbeelding van een opgroeiende witte dwergster voorafgaand aan een nova-explosie (rechts). (Afbeelding: Faciliteit voor zeldzame isotopenstralen en NASA/JPL-Caltech) Het huidige begrip van wetenschappers van stellaire nova's hangt af van de snelheid van de kernreactie die het onderwerp van deze studie was. Deze nieuwe resultaten stellen wetenschappers in staat om de piektemperaturen te bepalen die worden bereikt in nova-explosies. Bovendien stellen ze wetenschappers in staat om nauwkeurigere voorspellingen te doen van de isotopenverhoudingen in sterrenstofkorrels die in novae worden geproduceerd. Om deze metingen te doen, ontwikkelden kernfysici een nieuw stralingsdetectiesysteem, de Gaseous Detector with Germanium Tagging (GADGET). GADGET detecteert protonen na het bètaverval van een onstabiele kern. Het aantal gedetecteerde laag-energetische protonen per bètaverval in dit experiment was het laagst ooit gemeten. Dit resultaat toont de mogelijkheden van het GADGET-systeem voor toekomstig onderzoek aan. Het National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL), een gebruikersfaciliteit aan de Michigan State University, leverde een straal van de meest neutronen-deficiënte chloorisotoop, chloor-31, aan het GADGET-systeem. GADGET heeft het bètaverval van de isotoop tot zwavel-31 gemeten voor een experiment onder leiding van Amerikaanse kernfysici met medewerkers uit Israël, Spanje, China, Zuid-Korea, Canada en Frankrijk. Af en toe stootte de zwavelisotoop laagenergetische protonen uit om fosfor-30 te produceren. De record-zwakke protonenemissie gedetecteerd is het omgekeerde van protonenvangst op fosfor-30 in een nova-explosie. Deze metingen stelden wetenschappers in staat om de snelheid van protonenvangst op fosfor-30 in een nova-explosie te berekenen. Een nova-simulatie in Spanje omvatte de nieuwe kennis die uit deze nieuwe resultaten was verkregen. Door de resultaten van de simulatie te vergelijken met de waargenomen elementaire abundanties van werkelijke novae, kunnen natuurkundigen nu de piektemperatuur bepalen die binnen de explosie wordt bereikt. Deze nieuwe metingen suggereren ook dat nova's van zuurstof-neon witte dwergen een overmaat van de isotoop silicium-30 produceren door het verval van fosfor-30. Deze informatie zal nuttig zijn bij het identificeren van pre-solar sterrenstofkorrels van novae in meteorieten die stolden terwijl ons zonnestelsel zich vormde.