Målinger giver præcise atommasser til kernereaktioner i stjernerne

Stof er sammensat af kemiske grundstoffer hovedsageligt skabt i stjerner via kernereaktioner og komplekse kernereaktionsnetværk. For at forstå disse processer, vi har brug for at kende egenskaberne ved de deltagende kerner, såsom deres masser. I sin doktorafhandling inden for kernefysik ved Jyväskylä Universitet, M. Sc. Laetitia Canete har præcist målt atommasserne af den radioaktive isotop af seks grundstoffer. Måledataene kan bruges til bedre at modellere forskellige astrofysiske processer.

I JYFL Accelerator Laboratory ved Jyväskylä Universitet, stabile ionstråler fra K-130 cyklotronen bruges til at producere kerner, der er relevante for nuklear astrofysik ved at støde dem ind i en tynd målfolie på IGISOL (Ion Guide Isotope Separator On-Line) faciliteten. De producerede radioaktive isotoper transporteres ind i JYFLTRAP dobbelt Penning trap massespektrometer, hvor deres atommasseværdier bestemmes med en præcision på omkring 10 ppb. I løbet af sin ph.d. Laetitia Canete målte masser af seks radioaktive kerner, ²⁵ Al, ³⁰ P, ³¹ Cl, ⁶⁷ Fe, ⁶⁹ Co og ⁷⁰ Co.

Målingerne er relevante for forskellige astrofysiske problemer. Produktionen af ​​de observerede kosmiske 1809-keV g-stråler, der stammer fra ²⁶ Al kan omgås af protonfangster på ²⁵ Al. Protonfangsthastigheden, og dermed mængden af ​​producerede 1809-keV g-stråler, er påvirket af massen af ²⁵ Al. Massen af ³⁰ P er vigtig for at begrænse protonfangsthastigheden ³⁰ P(p, g) ³¹ S kontrollerer produktionen af ​​grundstoffer tungere end svovl i novaer. Massen af ³¹ Cl spiller en rolle i type I røntgenudbrud, og er også vigtig for at forstå grundlæggende egenskaber ved kernekraften mellem protoner og neutroner. Masserne af ⁶⁷ Fe, ⁶⁹ Co og ⁷⁰ Co spiller en rolle i den hurtige neutronfangstproces, der producerer omkring halvdelen af ​​grundstofferne tungere end jern.

Laetitia Canete afsluttede sin kandidatgrad i subatomær fysik og astrofysik ved University Lyon 1, Frankrig, i 2014. Hun begyndte på Institut for Fysik ved Jyväskylä Universitet i sommeren 2014 og startede sine doktorgradsstudier i IGISOL-gruppen i Accelerator Laboratory ved Jyväskylä Universitet.

Afhandlingen "High precision mass measurements for nuclear astrophysics" er udgivet i JYU afhandlinger serie, Jyväskylä Universitet, Ingen. 64.