Physique stellaire à Andromède
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- Geneviève Charbonneau
- il y a 6 ans
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1 Physique stellaire à Andromède Guillaume Fruet pour la collaboration STELLA 23 Juin 2016 (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
2 Sommaire Sommaire Introduction La collaboration STELLA Physique stellaire Nucléosynthèse Fenêtre de Gamow Physique nucléaire Résonances États moléculaires Conclusion Questions ouvertes (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
3 Introduction La collaboration STELLA S. Courtin 1,2, D.G. Jenkins 3, C. Beck 1, D. Bourgin 1, G. Fruet 1, F. Haas 1, M. Heine 1, D. Montanari 1,2, L. Morris 3, B. Bastin 7, S. Della Negra 6, F. Hammache 6, O. Kirsebom 5, I. Lazarus 9, A. Lefebvre 8, G. Lotay 4, F. de Oliveira 7, P. Regan 4, G. Randisi 7, M. Rudigier 4, N. de Séréville 6 et C. Stodel 7 1 IPHC and University of Strasbourg, France - 2 USIAS, Strasbourg, France - 3 University of York, United Kingdom - 4 University of Surrey, United Kingdom - 5 University of Aarhus, Denmark - 6 IPN, Orsay, France - 7 GANIL, Caen, France - 8 CSNSM, Orsay, France - 9 SFTC, Daresbury, United Kingdom (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
4 Introduction Le projet STELLA Objectifs Nucléosynthèse stellaire Cycle de vie des étoiles Structure nucléaire (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
5 Introduction Le projet STELLA Objectifs Nucléosynthèse stellaire Cycle de vie des étoiles Structure nucléaire Fusion entre ions lourds : 12 C + 12 C 12 C + 16 O 16 O + 16 O et 12 C + 20 Ne (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
6 Introduction Le projet STELLA Objectifs Nucléosynthèse stellaire Cycle de vie des étoiles Structure nucléaire Fusion entre ions lourds : 12 C + 12 C 12 C + 16 O 16 O + 16 O et 12 C + 20 Ne Courtesy D. Bourgin (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
7 Physique stellaire Nucléosynthèse Phase initiale : combustion de l hydrogène Courtesy Planétarium de Strasbourg (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
8 Physique stellaire Nucléosynthèse Deuxième phase : combustion de l hélium Courtesy Planétarium de Strasbourg (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
9 Physique stellaire Nucl eosynth`ese Combustion du carbone : 12 C(α, γ)16 O (STELLA : STELlar LAboratory ) 12 C + 12 C et IPHC/CNRS - Strasbourg 12 C + 16 O 23 Juin / 16
10 Physique stellaire Nucl eosynth`ese Combustion du carbone : 12 C(α, γ)16 O 12 C + 12 C et 12 C + 16 O R eaction cl e : 12 C + 12 C Nucl eosynth`ese des el ements lourds Energie de liaison en fonction de la masse atomique (STELLA : STELlar LAboratory ) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
11 Physique stellaire Nucl eosynth`ese Combustion du carbone : 12 C(α, γ)16 O 12 C + 12 C et 12 C + 16 O R eaction cl e : 12 C + 12 C Nucl eosynth`ese des el ements lourds Sc enarios explosifs Energie de liaison en fonction de la masse atomique Supernova Cassiopeia A - Source NASA (STELLA : STELlar LAboratory ) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
12 Physique stellaire Nucl eosynth`ese Combustion du carbone : 12 C(α, γ)16 O 12 C + 12 C et 12 C + 16 O R eaction cl e : 12 C + 12 C Nucl eosynth`ese des el ements lourds Sc enarios explosifs D ependance en masse et en temp erature Energie de liaison en fonction de la masse atomique Supernova Cassiopeia A - Source NASA (STELLA : STELlar LAboratory ) IPHC/CNRS - Strasbourg Soleil - Source NASA 23 Juin / 16
13 Physique stellaire Fenêtre de Gamow Énergie thermique (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
14 Physique stellaire Fenêtre de Gamow Énergie thermique Fusion par effet tunnel quantique (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
15 Physique stellaire Fenêtre de Gamow Énergie thermique Fusion par effet tunnel quantique Définition de la fenêtre de Gamow Énergie de Gamow pour différents systèmes en fonction de la température (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
16 Physique stellaire Fenêtre de Gamow Énergie thermique Fusion par effet tunnel quantique Définition de la fenêtre de Gamow Énergie de Gamow pour différents systèmes en fonction de la température 12 C+ 12 C : E 0 = 1, 5 ± 0, 3 MeV à T = 5 8 K (E C 6.6 MeV) (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
17 Physique stellaire Fenêtre de Gamow Énergie thermique Fusion par effet tunnel quantique Définition de la fenêtre de Gamow Énergie de Gamow pour différents systèmes en fonction de la température 12 C+ 12 C : E 0 = 1, 5 ± 0, 3 MeV à T = 5 8 K (E C 6.6 MeV) σ fus pb (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
18 Physique stellaire et nucléaire Bilan des mesures Incertitudes + déviations entre les résultats Pas de données aux énergies stellaires S(E) (MeVb) S-factor for C + C Barron-Palos (2006) Mazarakis (1973) Zickefoose (20) Hindrance Fowler Gasques E cm (MeV) ( S(E) = σ(e) E exp +2π Z 1Z 2 e 2 ) v (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
19 Physique stellaire et nucléaire Bilan des mesures Incertitudes + déviations entre les résultats Pas de données aux énergies stellaires S(E) (MeVb) S-factor for C + C Barron-Palos (2006) Mazarakis (1973) Zickefoose (20) Potentiel nucléaire standard Hindrance Fowler Gasques E cm (MeV) ( S(E) = σ(e) E exp +2π Z 1Z 2 e 2 ) v (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
20 Physique stellaire et nucléaire Bilan des mesures Incertitudes + déviations entre les résultats Pas de données aux énergies stellaires S(E) (MeVb) S-factor for C + C Barron-Palos (2006) Mazarakis (1973) Zickefoose (20) Potentiel nucléaire standard Hindrance Fowler Gasques E cm (MeV) ( S(E) = σ(e) E exp +2π Z 1Z 2 e 2 ) v Adapté de G. Montagnoli et al., PRC 85 (2012) (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
21 Physique stellaire et nucléaire Taux de réactions R N i N j 0 ( σ(e) E exp E ) kt Ratio = R hind R fowl Région d intérêt astrophysique (0.15-1) 9 K Ratio de deux différents taux de réactions théoriques dans les processus stellaires - C.L. Jiang et al., PRC 75 (2007). Plusieurs ordres de grandeur entre les deux extrapolations (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin 2016 / 16
22 Physique nucléaire Résonances Facteur astrophysique pour la réaction 12 C+ 12 C - C.L. Jiang et al., Proposal II (2011) Brusque augmentation de la section efficace Heinsenberg : Γ τ (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
23 Physique nucléaire Résonances Étude possible Évaporation de proton et d α Distributions angulaires pour les protons et α - H.W. Becker et al., ZPA 303 (1981) (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
24 Physique nucléaire Résonances Étude possible Évaporation de proton et d α Distributions angulaires pour les protons et α - H.W. Becker et al., ZPA 303 (1981) Peu de distributions dans la littérature (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
25 Physique nucl eaire R esonances Mesures pr eliminaires `a STELLA Androm`ede + chambre Eden Exp erience en Juillet? Chambre Eden ` a Androm` ede (STELLA : STELlar LAboratory ) Moniteurs ` a 180 ` a l int erieur de la chambre IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
26 Physique nucléaire États moléculaires Molécules nucléaires Interprétation des états résonants Eex Noyaux conjugués α Forme des noyaux : la déformation augmente avec l énergie d excitation Diagramme d Ikeda modifié - J.-P. Ebran et al., PRC 90 (2014) (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
27 Physique nucléaire États moléculaires Molécules nucléaires Interprétation des états résonants Eex τ8 Be 16 s Structure 3-α du 12 C Prédit par F. Hoyle en 1950 pour expliquer la synthèse du carbone dans les étoiles Courtesy M. Freer Diagramme d Ikeda modifié - J.-P. Ebran et al., PRC 90 (2014) (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
28 Physique nucléaire États moléculaires Molécules nucléaires Interprétation des états résonants Eex Système 12 C + 12 C très résonant Molécule di-nucléaire dans 24 Mg? E ex = MeV Q fus de 12 C + 12 C Diagramme d Ikeda modifié - J.-P. Ebran et al., PRC 90 (2014) (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
29 Conclusion Questions ouvertes : Caractérisation des états résonants Persistance des résonances à basse énergie Impact sur les taux de réactions dans les étoiles Comparaison avec des modèles théoriques Besoins expérimentaux Dispositif efficace pour les basses énergies Faisceau stable et intense (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
30 Conclusion Merci pour votre attention Design mécanique de STELLA (STELLA : STELlar LAboratory) IPHC/CNRS - Strasbourg 23 Juin / 16
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