Des chercheurs développent un réseau de détecteurs de neutrons à faible bruit de fond

Une équipe de recherche de l’Institut de physique moderne (IMP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec leurs collaborateurs de l’Université du Sichuan et de l’Institut chinois de l’énergie atomique, a récemment mis au point un réseau de détecteurs de neutrons à faible bruit de fond à haut rendement, ce qui est essentiel pour la mesure précise de la section efficace de la réaction 13C(α,n)16O aux énergies stellaires au China JinPing Underground Laboratory (CJPL).

L’étude a été publiée dans Sciences et techniques nucléaires.

Le processus lent de capture de neutrons (processus s) et le processus intermédiaire (processus i) sont des processus importants pour la formation et l’évolution des éléments. Près de la moitié des éléments plus lourds que le fer sont synthétisés dans le processus s.

13C(α,n)16O est la principale source de neutrons des processus s et i. La section efficace de cette réaction est extrêmement faible aux énergies stellaires (~10-14 Barn), ce qui apporte de grandes erreurs de mesures et rend difficile la contrainte de l’extrapolation théorique.

Pour mesurer précisément la section efficace de la réaction 13C(α,n)16O, les chercheurs ont conçu un réseau de détecteurs comprenant 24 compteurs proportionnels 3He. Les compteurs ont été intégrés dans un cube en polyéthylène, qui a été protégé par une couche de polyéthylène boraté à 7 %.

Ensuite, ils ont effectué les mesures souterraines et au sol de l’arrière-plan du réseau de détecteurs, respectivement. Le bruit de fond neutronique mesuré au CJPL n’était que de 4,5 coups/h, soit 265 fois moins que le résultat de la mesure au sol.

Les chercheurs ont également déterminé l’efficacité de détection du réseau pour les neutrons dans la plage de 0,1 MeV à 4,5 MeV, qui a été réalisée avec l’accélérateur tandem de 3 MV de l’Université du Sichuan et des simulations de Monte Carlo.

Sur la base de ces recherches, d’autres études, y compris des mesures directes de la section efficace des principales réactions des sources de neutrons dans les étoiles, pourraient être menées dans un proche avenir, aidant les scientifiques à sonder la formation et l’évolution des éléments dans l’univers.