Study on the contributions of the alpha-induced reactions in the explosive hydrogen-burning processes by direct and indirect measurements

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K13556
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Hayakawa Seiya 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (00747743)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 宇宙核物理学 / 不安定核ビーム実験 / 直接測定 / トロイの木馬法 / X線バースト / αp過程 / rp過程 / 元素合成

Outline of Final Research Achievements

This study aimed at understanding of explosive nucleosynthetic process through measurements of a nuclear reaction cross section which is strongly related to the observed light curves of X-ray bursts. Initially, we planed 1) 26Si radioactive-isotope beam production test 2) direct measurement by thick target method, and 3) indirect measurement by Trojan Horse method. We were only able to complete 1) and 2) in the covid-19 situation; the accelerator experiments were suspended for some period, and even after it resumed, foreign participants could not come to Japan. The direct-measurement data indicate possibility that the reaction cross-sections are more than one order of magnitude smaller than those predicted by theoretical statistical models. This research is also subjects for the master's thesis and the doctoral dissertation of a Japanese student and a Korean student, respectively, and we are also preparing to submit a paper.

Free Research Field

原子核物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

X線バーストの観測結果を説明するための天体理論モデルは、多くの原子核反応が関わる反応ネットワークに強く依存する。しかし、不安定核を含む原子核反応の断面積測定は技術的に難しく、多くの反応においていまだに十分な実験データが得られていない。本研究では重要な反応の一つ、26Si(α,p)29P反応を新たなアプローチで測定することにより、X線バースト研究に打開をもたらしうると考えている。実験からは、理論的な統計モデル断面積と比べて、測定結果が1桁以上小さいという可能性が明らかになりつつある。本研究により、原子核実験に留まらず、原子核理論、天体物理理論などへ新たな知見をもたらせる可能性を期待している。