Ученые из Центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) вместе с исследователями из Италии, Венгрии и Шотландии обнаружили, что одна из ключевых термоядерных реакций, происходящих внутри звезд, оказалась более медленной, чем считалось ранее. Результаты исследования, опубликованного в журнале Physical Review C, помогут улучшить модели процессов в звездах, включая Солнце.
Реакция горения водорода, которая была воспроизведена на дрезденском ускорителе Фельзенкеллер, важна для образования элементов в массивных звездах, а также является первым этапом цикла CNO. В цикле CNO сливаются четыре протона, при этом изотопы углерода, азота и кислорода используются в качестве катализаторов. Конечным продуктом является одна альфа-частица (стабильное ядро гелия), два позитрона и два электронных нейтрино.
В качестве мишеней ученые использовали танталовые диски с напыленным на поверхность углеродом. В них ударяли протоны ускорителя типа «Пеллетрон» мощностью 5 МВ, который может охватывать довольно большой диапазон энергий. Гамма-лучи, образующиеся в результате реакции, могут быть обнаружены с помощью 20 детекторов, изготовленных из германия высокой чистоты.
В ходе эксперимента было с беспрецедентной точностью определено сечение реакции, которое определяет вероятность ее возникновения. В результате ранее принятое значение пришлось скорректировать примерно на 25 процентов. Оказалось, что реакция занимает больше времени, а испускание нейтрино азотом происходит ближе к центру Солнца. Новые данные также позволяют более точно предсказывать соотношение изотопов углерода 12С и 13С.