Mesure dans le $^{19}$Ne des résonances d’intérêt pour l’´étude des novæ par une nouvelle méthode de diffusion inélastique

F. Boulay

Abstract : A nova is a thermonuclear runaway occurring in binary system of stars. The observation of the gamma rays emitted after a nova is a way to better understand this phenomenon. According to the models, the line at 511 keV, produced in the annihilation between positrons and electrons, would be the most intense line several hours after the explosion. One of the main positron emitters would be the $^{18}$F radioactive isotope. In order to improve the predictive power of the models, it is crucial to better determine the amount of $^{18}$F produced in the nova. Yet, the $^{18}$F destruction rate $^{18}$F(p,$\alpha$)$^{15}$O is given with large uncertainties. Measuring the spectroscopic properties (energy, width, spin) of states in the compound nucleus 19Ne should allow us to constrain the reaction rate. In this context, an experiment based on a new inelastic scattering method ($^{19}$Ne(p,p’)$^{19}$Ne∗) was performed at GANIL with the VAMOS spectrometer. The detection system has been adapted to detect for the first time high energy protons (p’). A good energy resolution in inverse kinematic has been reached ($\sigma$=33 keV). The angular distribution measurement of decaying particles should provide the spin assignment of the states in a model independent way. Unfortunately, an unforeseen contamination has prevented us to complete this measurement. New spectroscopic information have been extracted and contributed to reduce the uncertainty of the $^{18}$F(p,$\alpha$)$^{15}$O reaction rate in a significant way. The data are compatible with a new broad state below the proton threshold (6.41 MeV). This state seems to be sufficiently broad to contribute to the destruction reaction rate of $^{18}$F and reduces the chances for satellite detection.

Résumé : Une des clefs de la compréhension des novæ, (explosions thermonucleéaires intervenant dans les systèmes binaires d’étoiles) est l’observation des rayonnements gamma émis après l’explosion. Selon les modèles, la raie $\gamma$ à 511 keV, produite par l’annihilation des positrons et des électrons, serait la plus intense plusieurs heures après l’explosion. Un des émetteurs principaux de positrons serait l’isotope radioactif $\beta$+ de $^{18}$F. L’amélioration du pouvoir prédictif des modèles passe par une meilleure connaissance de la quantité de $^{18}$F produite dans la nova. Or, le taux de destruction du $^{18}$F par la réaction $^{18}$F(p,$\alpha$)$^{15}$O est entaché d’incertitudes. Il est possible de contraindre ce dernier via l’étude des propriétés spectroscopiques (énergie, largeurs, spin) des états du noyau composé : le $^{19}$Ne. Dans ce contexte une expérience basée sur une nouvelle méthode de diffusion inélastique ($^{19}$Ne(p,p’)$^{19}$Ne∗) a été entreprise à GANIL auprès du spectromètre VAMOS. Un travail de reconfiguration a du être réalisé pour assurer une détection inédite des protons (p’) issus de la diffusion inélastique avec ce spectromètre. Une très bonne résolution en énergie d’excitation pour une expérience en cinématique inverse (jusqu’à $\sigma$=33 keV) est atteinte. La mesure des distributions angulaires des particules de décroissance devait fournir d’une manière indépendante des modèles le spin des états. Une contamination non attendue empêche cette mesure. De nouvelles informations spectroscopiques ont été collectées et tendent à améliorer les incertitudes associées au taux de la réaction $^{18}$F(p,$\alpha$)$^{15}$O. Les données sont compatibles avec la présence d’un nouvel état large en dessous du seuil d’émission proton (6.41 MeV). Cet état semble avoir une largeur suffisante (230 keV) pour contribuer significativement au taux de réaction de destruction du $^{18}$F, amoindrissant les perspectives de détection par les satellites.

Measurement of resonances of interest in $^{19}$Ne for novæ study via a new method of inelastic scattering

Mesure dans le $^{19}$Ne des résonances d’intérêt pour l’´étude des novæ par une nouvelle méthode de diffusion inélastique

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