Da NaBoNA a ERNA: 7Be(p,)8B e 12C(,)16O L. Gialanella - INFN

NaBoNA (Napoli Bochum Nuclear Astrophysics):1994-1998 F. Terrasi

ERNA (European Separator for Nuclear Astrophysics)1999-2004 A. D’Onofrio, L. Gialanella

Studio di reazioni di cattura radiativa utilizzando separatori di massa di ioni di rinculo

Requisiti

100% trasmissione dello stato di carica selezionato alta soppressione del fascio incidente (F ~ Nt, Yrec/Ybeam=1), e.g. F ~ 10-15 per ~ 10-9

purificazione del fascio (Fpur<<F) cinematica inversa (gas target senza finestre)

Vantaggi

basso fondo

alta efficienza di rivelazione =(qrec)

Svantaggi

difficile da fare (pc=pa)

purificationseparation

A B Cn+

detection

B

coincidencedetection

B

Normalization(elastic scattering)

NaBoNA: 7Be(p,)8B

pp

1,E+01

1,E+04

1,E+07

1,E+10

1,E+13

1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02E(MeV)

FLUX

13N 15O

8B7Be* 7Be

pep

hep

SK SNOClGa

NaBoNA7Be(p,)8B

S0=16±4 eV·b

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

Gialanella

D&B-fits

Typel-fits

Baby (Typ)

Baby (D&B)

GSI-IIJunghans

Strieder

Trache

Azhari

Hammache

Davids

Iwasa

Kikuchi

Hammache

Liu

Motobayashi

Filippone

Vaughn

Kavanagh

Parker

direct methodcoulomb breakupANC methodNaBoNA

S 17(0

) [e

V-b

]Bersagli radioattiviBreakup coulombianoANCNaBoNA

ERNA: 12C()16O

E1

Ecm=0.7-5.0 MeV

E1/E2

S300 150±90 keV b

Combustione centrale dell’elio

CF85 (S300~200 keV·b)

CF88+overshooting

CF88+instabilità convettive

CF88 (S300~100 keV·b)

Determinazione astrofisica: WW93 170 ± 50 keV b

Ion source

Dynamitron tandem

accelerator

Wien filter

ERNA

60° dipolemagnet

recoil separation

Wien filter

beam purification

recoiltransport

Magnetic quadrupole multipletts

gas target

TOF/E-Edetector

raydetection

NIM A6 (1999)

EPJ A6 (1999)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Elab

(16O) = 8.0 MeV

Elab

(16O) = 2.1 MeV

needed range

vertical scanhorizontal scan

needed range

vertical scanhorizontal scan

tran

smis

sion

deflection angle [mrad]

Accettanza angolare e in energia

0.00.20.40.60.81.01.2

-15 -10 -5 0 5 10 150.00.20.40.60.81.01.2

0.00.20.40.60.81.01.2

0.00.20.40.60.81.01.2

Elab

(16O) = 2.1 MeV

needed range

Elab

(16O) = 15.0 MeV

needed range

E/E0 [%]

Elab

(16O) = 3.6 MeV

needed range

Elab

(16O) = 8.0 MeV

needed range

tran

smis

sion

Ecm=3.2 MeV

16O

12C

Spettri

E=6.92 MeV , 2+>0+

(gs)

E=3.44 MeV4+>2+

=90°

TOF (BaF2-PGAC)

EE

tE1/2

coincidenza16O- primario

coincidenza16O- secondario

Per una data E:spettro tempo ↔ distribuzione angolare

Leaky beam

Ecm= 3.2, 2.4, 2.0 MeV

Soppressione da 10-11 a 10-13

Astrofisica nucleare con RMS

- completamento 12C()16O

- altre reazioni con fasci stabili (Bochum)

- fasci radioattivi (?)

- altri RMS per l’astrofisica nucleare:

DRAGON (TRIUMF)

Daresbury RMS (ORNL)

ARES (Louvain la Neuve)

Working plan

4 6 8 10 12

0

20

40

60

80

100

leaky

experiment 12C 7.57 MeV

calculation 12C4+ 7.75 MeV

optic calculation measured spectrum

acceptance of leaky carbon scattered at jet aperture

co

unts

E [ MeV ]

Distribuzioni di probabilità degli stati di carica

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 200.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

tr

asm

issi

one

E / E0 [ % ] experimentalcalculated

12C (16

O)