Medición de secciones eficaces de fusión entre isótopos de carbono utilizando un blanco activo. - Carnelli, Patricio Francisco Florencio (2014)
La fusión de núcleos de carbono ha generado preguntas tanto a físicos como astrónomos en al menos los últimos 50 años. Desde los fundamentos de la estructura nuclear hasta descubrimientos de nuevos fenómenos estelares, todavía hay temas abiertos: La fusión en el sistema 12C + 12C muestra oscilaciones que no se presentan en sistemas vecinos y que aún no son totalmente entendidas. Un cambio significativo en la sección eficaz de fusión con isótopos de nitrógeno se observa al agregar un neutrón a la capa cerrada N = 8, pero no pudo estudiarse anteriormente si dicho efecto existe para el carbono. La fusión de isótopos radiactivos de carbono tendría un rol fundamental al abrir nuevos caminos para la nucleosíntesis en ambientes astrofísicos tales como estrellas binarias emisoras de rayos X, en las que se descubrieron nuevos fenómenos explosivos llamados superllamaradas. Estos son sólo algunos ejemplos del impacto que el presente estudio puede tener. En este trabajo se midieron secciones eficaces de fusión en sistemas con haces de carbono con masas A = 10, 12, 13, 14, 15 y con carbono-12 como blanco. Las energías de los haces fueron de unos 3 MeV/nucleón, obteniendo funciones excitación de fusión en el rango de 9 a 18 MeV de energía en el centro de masa, en la mayoría de los casos. Una nueva técnica de medición se presenta en este trabajo, la cual está basada en una cámara de ionización de ánodo múltiplemente segmentado [MUSIC, por sus siglas en inglés], operada como blanco activo, con gas metano [CH4] actuando como medio de detección y blanco al mismo tiempo. Así, se cuenta con un método de detección de alta eficiencia que permite obtener una función excitación en un rango de energías determinado por la presión del gas, sin variar la energía del haz incidente. Esto supone una gran ventaja ya que el tiempo de medición se reduce drásticamente y los datos quedan automáticamente normalizados. La alta eficiencia del detector lo hace ideal para su uso en experimentos donde la sección eficaz del proceso y/o la intensidad del haz son bajas, siendo los procesos que involucran haces radiactivos un ejemplo típico de esa situación. Además, con los experimentos realizados se empujó el límite de las capacidades de la instalación ATLAS [ANL, Estados Unidos], donde se utilizó por primera vez, y con éxito, nuevo equipamiento instalado para la producción en vuelo de haces radiactivos. En el presente trabajo, las funciones excitación experimentales son presentadas y comparadas con datos experimentales previos [para los casos en los que existen] y con diferentes modelos teóricos, encontrando un muy buen acuerdo general. También se incluyen simulaciones, que fueron validadas y pueden resultar útiles para el planeamiento de futuros experimentos que son aquí propuestos.