novembre 26, 2021

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L’aluminium-26 révèle le cœur des étoiles mourantes

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L’illustration montre un noyau en aluminium-26 (vert) survivant à une explosion de supernova. Il se désintégrera plus tard en émettant des rayons gamma qui pourront être observés par des satellites. Crédit : Erin O’Donnell, FRIB

Science

L’aluminium-26 a un état quantique de longue durée qui est difficile à étudier dans un environnement de laboratoire contrôlé. Un état quantique est une description de tous les arrangements possibles de composants dans un fichier atome ou un autre système. Les scientifiques utilisent à la place des interactions avec des cibles de faisceau d’ions pour créer un environnement qui ajoute un neutron à l’isotope radioactif Silicon-26 pour étudier les états quantiques excités dans Silicon-27. Ce sont les mêmes états qui sont remplis dans la capture de protons sur l’état quantique à longue durée de vie peu pratique de l’aluminium-26. Cette approche est possible grâce à la symétrie observée entre les protons et les neutrons. Cette symétrie signifie qu’ajouter un proton à l’état à longue durée de vie de l’aluminium-26 équivaut à ajouter un neutron à l’état fondamental du silicium-26.

l’influence

L’aluminium-26 fournit un aperçu rare des processus dans les étoiles. Il se désintègre en Magnésium-26, qui émet les rayons gamma caractéristiques que l’on peut observer avec les satellites. Le magnésium 26 peut être détecté dans des grains de matière présolaire provenant d’étoiles qui existaient avant le Soleil. La composition de ces grains porte les caractéristiques de leurs étoiles mères. Le taux de destruction de l’aluminium-26 par capture de protons est essentiel pour expliquer la quantité de magnésium-26 observée dans l’univers. Cette recherche a montré que la destruction de l’aluminium-26 par capture de protons à l’état de longue durée est huit fois moins fréquente qu’estimée précédemment. Ce résultat indique la nécessité de poursuivre les études.

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sommaire

L’aluminium radioactif 26 permet aux scientifiques de jeter un coup d’œil dans le cœur des étoiles mourantes. Son isotope fille, le magnésium-26, a été observé dans l’espace et dans les granules pré-solaires, dont le contenu reflète la composition de l’étoile mère.

La vitesse à laquelle l’aluminium-26 est détruit en capturant un proton avant qu’il ne se désintègre est essentielle pour comprendre la quantité de magnésium-26 dans l’univers. Cependant, l’aluminium-26 a un état quantique de longue durée qui peut être excité dans des environnements stellaires mais moins excitant en laboratoire. La capture de protons doit également être mesurée dans ce cas.

Des scientifiques du Royaume-Uni et des États-Unis ont utilisé des expériences sur cibles radiales au National Cyclotron Superconducting Laboratory de la Michigan State University. Les chercheurs ont utilisé un neutron ajouté à l’isotope radioactif Silicon-26 pour étudier les états quantiques excités du Silicium-27 qui sont les mêmes états que ceux qui sont remplis dans la capture de protons de l’Aluminium-26. Cela a été possible parce que les protons et les neutrons subissent une symétrie remarquable, ce qui rend l’ajout d’un proton à l’état à longue durée de vie dans l’aluminium-26 équivalent à l’ajout d’un neutron à l’état fondamental du silicium-26.

Les résultats ont montré que la destruction de l’aluminium-26 par l’état à longue durée de vie est huit fois moindre qu’estimée précédemment.

Pour plus d’informations sur cette recherche :

Référence : « Exploiting the Isospin symmetry to study the role of isomers in stellar environment » par S. Hallam, G. Lotay, A. Gade, DT Doherty, J. Belarge, PC Bender, BA Brown, J. Browne, WN Catford, B. Elman, A. Estradé, M. R. Hall, B. Longfellow, E. Lunderberg, F. Montes, M. Moukaddam, P. O’Malley, W.-J. Ong, H. Schatz, Dr Surinak, K. Schmidt, NK Timofeuk, Dr Weishar et RGT Zegers, 29 janvier 2021, disponible ici. messages d’examen physique.
DOI : 10.1103/PhysRevLett.126.042701

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Financement : Cette recherche a été financée par le ministère de l’Énergie (DOE), Office of Science, Office of Nuclear Physics. Fondation nationale de la science; La National Nuclear Security Administration du ministère de l’Énergie par l’intermédiaire du Nuclear Science and Security Consortium et du Science and Technology Facility Council (STFC) au Royaume-Uni.