The resonant cross sections of 10,11B(p,a) reactions at astrophysical energies: indirect measurements via the THM

Abstract

The study of the nucleosynthesis of the light elements, Lithium, Beryllium and Boron, plays a key role in understanding of several astrophysical problems related to cosmology as well as to stellar structure and evolution. Moreover, the knowledge of their abundances can be a precious tool for the investigation of the inner stellar structure, especially to understand the mixing processes in stellar plasma. These elements, LiBeB, are mainly destroyed in stellar interior through (p,alpha) reactions induced at temperature of the order of 106 K, corresponding to the Gamow energy EG of a few keV's. In this energy region the direct determination of the cross section for charged particle induced reactions is affected by the presence of the Coulomb barrier between the interacting nuclei, and by the electron screening effect. Thus, precise measurements of the cross section for such processes are very complex and sometimes not possible. In the thesis, is presented the study of the 10B(p,alpha)7Be and 11B(p,alpha)8Be reactions which are the main responsible for the Boron destruction in stellar environments. The study of these reactions has been performed by means of the indirect Trojan Horse Method, that allows to overcome the effects due to the presence of the Coulomb barrier and electron screening. The method provides the bare nucleus two-body astrophysical-factor in the energy region of interest for astrophysics, from the quasi-free (QF) contribution of a suitable three-body reaction. The approach allows to avoid the extrapolation, usually made on the direct measurements. The experimental procedure and the results regarding the extracted Sb(E)-factor are reported in the thesis, as well as the electron screening potential Ue determined by means of the comparison with direct data.

Lo studio della nucleo sintesi degli elementi leggeri, Litio, Berillio e Boro, svolge un ruolo fondamentale nella comprensione di alcuni problemi astrofisici legati sia alla cosmologia, che alla comprensione della struttura e dell'evoluzione stellare. Inoltre la conoscenza delle abbondanze di tali elementi puo' costituire un prezioso strumento nell'indagine della struttura interna stellare , in particolare nella comprensione dei processi di mixing che avvengono nel plasma stellare. Nelle stelle in fase quiescente, questi elementi,LiBeB, vengono distrutti principalmente attraverso reazioni (p, alpha) indotte alla temperatura dell'ordine di 106 K, corrispondente all'energia di Gamow EG di qualche keV. In questa regione energetica la determinazione diretta della sezione d'urto per reazioni indotte da particelle cariche influenzata dalla presenza della barriera Coulombiana tra i nuclei interagenti, e dall'effetto di screening elettronico. Pertanto per questi processi le misure della sezione d'urto sono molto complesse e a volte non realizzabili. Nella tesi,e' riportato lo studio delle reazioni 10B (p,alpha) 7Be e 11B(p,alpha)8BE che sono le principali reazioni nucleari responsabili della distruzione di Boro in ambiente stellare. Lo studio di queste reazioni e' stato eseguito attraverso il metodo indiretto del Trojan Horse (THM), che permette di superare gli effetti dovuti alla presenza della barriera colombiana e di screening elettronico. Tale metodo fornisce il fattore astrofisico di nucleo nudo Sb(E) nella regione energetica di interesse per l'astrofisica, dalla selezione del contributo quasi-libero (QF) di una opportuna reazione a tre corpi. L' approccio consente di evitare l'estrapolazioni, che di norma vengono usate nelle misure dirette. Nella tesi viene riportata in dettaglio, per entrambe le reazioni suddette, la procedura sperimentale e vengono inoltre mostrati i risultati ottenuti, sia del fattore astrofisico S b(E) che del potenziale di screening elettronico Ue.