Neuartiger Teilchendetektor zur Untersuchung alternativer Pfade zur Kohlenstofferzeugung in Sternen

Die Washington University in St. Louis ist Teil einer Zusammenarbeit, die neue Erkenntnisse über eine der Urreaktionen des Universums erbracht hat, die alles Leben auf der Erde möglich gemacht haben.

Kohlenstoff, der allgemein als Grundbaustein des Lebens bekannt ist, wird von Wissenschaftlern im Allgemeinen als in den Kernen von Sternen entstanden angesehen. Nun prüfen Wissenschaftler mit einer Versuchsapparatur, ob das Element auch unter zusätzlichen Umständen entstanden sein könnte.

Eine Forschungskooperation, an der Physiker der Texas A&M University, der Washington University und der Ohio University beteiligt sind, verwendet einen Teilchenbeschleuniger namens TexAT in Kombination mit leistungsstarken Neutronenstrahllinien am John E. Edwards Accelerator Laboratory in Ohio, um zu sehen, ob Kohlenstoff effizienter produziert werden kann, wenn dies ausreichend ist Neutronenfluss ist auch in den kohlenstoffproduzierenden Regionen in Sternen vorhanden.

Lee Sobotka, Professor für Chemie und Physik, beide in Arts & Sciences, schlug 2017 erstmals die Idee vor, eine Zeitprojektionskammer zu verwenden, um den Einfluss von Neutronen auf den Triple-Alpha-Prozess zu bestimmen.

„Dieses Experiment verband ein ganz besonderes Werkzeug – eine Zeitprojektionskammer mit aktivem Ziel – mit einem Niederenergiebeschleuniger, der in der Lage ist, nahezu monoenergetische Neutronen zu erzeugen“, sagte Sobotka, ebenfalls Fellow des McDonnell Center for the Space Sciences der Universität. „Es ist eine einzigartige Vereinigung, die die Antwort auf eine Frage lieferte, die erstmals vor 55 Jahren zur Herstellung des Samens für die Synthese schwerer Elemente gestellt wurde.“

Das Team kam in einer kürzlich veröffentlichten Studie zu dem Schluss Naturkommunikation dass die Rolle, die Neutronen bei der Bildung von Kohlenstoff spielen, viel kleiner ist als bisher angenommen. Sobotka und Robert Charity, Forschungsprofessor für Chemie in Arts & Sciences, sind Co-Autoren der neuen Studie, zusammen mit Nicolas Dronchi, einem Doktoranden in Physik, und Viktoria Ohstrom (eine Absolventin der Washington University 2021), jetzt Doktorandin an das Massachusetts Institute of Technology.