Eksperimenter med fransk partikelaccelerator undersøger supernovaernes egenskaber

Neutrinoers handling i supernovaer er dårligt forstået. Når kernen af ​​en massiv stjerne i slutningen af ​​sit liv falder sammen på sig selv under påvirkning af tyngdekraften, elektronerne i atomerne kombineres med protonerne i deres kerner, producerer protoner sammen med neutrinoer. De neutrinoer, der produceres i overflod, flygter derefter fra neutronstjernen, der dannes med en hastighed, der er endnu hurtigere end lys. Så meget, at 99% af energien fra en supernova er i form af neutrinoer! Eksplosionen karakteristisk for supernovaer, der følger denne episode, er "drevet" af neutrinoer.

Imidlertid, når stjernens kerne falder sammen, neutrinoerne kan fanges af frie neutroner eller neutroner i aggregater (lette kerner) - en proces, der sandsynligvis vil påvirke udviklingen af ​​supernovaen. Kernefysikere ønskede at se dybere ind i emnet ved at studere koncentrationen af ​​neutroner i ophidset nukleart stof, ved hjælp af kraftige ionkollisioner på Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL) i Caen.

Lette kerner (deuteroner, tritoner, helium-3 isotoper, osv.) skabes som protoner og neutroner aggregerer under kollisionen mellem projektilkerner og målkerner. Forskernes mål er at samle de termodynamiske egenskaber, der styrer aggregeringen af ​​neutroner og protoner i nukleart stof med en lignende densitet som kernekollaps-supernovaer.

At gøre dette, de bruger en bayesiansk analyse til at beregne sandsynlighederne for hypotetiske årsager - de termodynamiske "observerbare", der styrer dannelsen af ​​aggregater - baseret på observation af kendte begivenheder (dannelsen af ​​lette elementer).

Brug af INDRA (Nucleus Identification and High-Resolution Detection) -detektoren på GANIL Facility, forskere bestemte de kemiske ligevægtskonstanter for neutron- og protonaggregater som en funktion af tætheden af ​​nukleart stof, ved hjælp af målinger taget på seks lyskerner. Disse værdier, underlagt en høj grad af usikkerhed, sammenlignes med en teoretisk beregning.

For at forbedre nøjagtigheden, andre eksperimenter er planlagt med tungere elementer, ved hjælp af FAZIA -detektoren (Forward A og Z Identification Array) koblet til INDRA, hvilken, gennem forbedret isotopisk identifikation af især tungere kerner, vil øge eksperimentets nøjagtighed markant.