Spectroscopie par diffusion élastique résonante d'oxygène 15 et nouveau chemin de réaction dans le cycle carbon-azote-oxygène

Spectroscopic measurements via resonant elastic scattering of oxygen 15 and new pathway within the carbon-nitrogen-oxygen cycle

• Auteur / Autrice : Gheorghe Iulian Stefan
• Direction : Marek Lewitowicz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Constituants élémentaires
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxygène

Azote

Carbone

Spectroscopie nucléaire

Diffusion élastique

Réactions nucléaires

Faisceaux d'ions radioactifs

Astrophysique nucléaire

Résumé

Dans ce travail, nous avons développé une méthode générale pour l’étude spectroscopique des niveaux non liés : la diffusion élastique résonante en cinématique inverse. Cette méthode permet l’utilisation de cibles minces comme épaisses, et l’angle de la mesure est choisi égal à 0° par rapport à la direction de propagation du faisceau. Nous avons utilisé une cible gazeuse mince pour la mesure de la réaction 4He(15O,α)15O, puis une cible épaisse pour 1H(15O,p)15O. La seconde mesure a permis d’obtenir les propriétés (énergie, spin, largeur) des premiers états du noyau non lié 16F, ceci avec une résolution en énergie remarquable. Nous avons exploité ces nouveaux résultats dans le calcul du taux de la réaction 15O(p,β+)16O, que nous avons comparé avec le taux estimé pour la réaction 15O(α,γ)19Ne. Nous avons également considéré pour la première fois l’importance de la queue aux basses énergies d’une résonance dans un noyau non lié. Dans cette partie de la résonance on devrait observer un effet de piégeage par le champ coulombien, favorisant ainsi la décroissance bêta du 16F. Nous avons également mis en évidence la possibilité de peupler favorablement cette partie de la résonance par une transition gamma. Les réactions séquentielles 15O(p,γ)(β+)16O et 15O(p,γ)(p,γ)17Ne sont étudiées pour la première fois, et leur taux est comparé avec le taux estimé de la réaction 15O(α,γ)19Ne. Plusieurs conséquences de ces processus proposé pour la nucléosynthèse dans les novae et les sursauts X sont discutées.

In this work, we developed a general tool for spectroscopic studies of unbound nuclear states. Within this method, the spectroscopic information is obtained using resonant elastic scattering in inverse kinematics. The method applies to both, thin and thick target measurements. The measurements were performed at 0° with respect to the beam axis. We used a thin target for the 4He(15O,α)15O reaction, and a thick one for 1H(15O,p)15O. The second measurement allowed us to obtain, with high accuracy, the properties (energy, spin, parity and level width) of the first states of the unbound 16F. The extracted spectroscopic information was used to estimate the 15O(p,β+)16O reaction rate. The estimated reaction rate is compared to that of 15O(α,γ)19Ne. For the first time the importance of a low energy tail of resonance in the unbound nucleus was shown. The strong hindrance of the proton decay probability due to the influence of the coulomb barrier should be observed in the tail of resonance. Thus the probability of beta decay of 16F to 16O should be enhanced. Furthermore, we proposed an efficient way to populate the low energy tail of the resonance using a γ transition. In this context, 15O(p,γ)(β+)16O and 15O(p,γ)(p,γ)17Ne reactions were analyzed for the first time and compared to the 15O(α,γ)19Ne reaction rate. Consequences of the above findings on the nucleosynthesis in novae and X-ray bursts are discussed.