Medición de la reacción 25Mg(p, gamma ) E26 A1g a energías estelares mediante espectrometría de masas con aceleradores

Arazi, Andrés

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	fisica
Título:	Medición de la reacción 25Mg(p, gamma ) E26 A1g a energías estelares mediante espectrometría de masas con aceleradores
Título alternativo:	Measurements of the 25Mg(p, gamma )
Autor:	Arazi, Andrés
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Filiación:	Departamento de Física
Publicación en la Web:	2017-03-01
Fecha de defensa:	2003
Fecha en portada:	2003-09
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor en Ciencias Físicas
Director:	Fernández Niello, Jorge O.
Idioma:	Español
Palabras clave:	INTENSIDAD DE RESONANCIA; ESPECTROMETRIA DE MASAS CON ACELERADORESRESONANCE STRENGTH; ACCELERATOR MASS SPECTROMETRY
Tema:	física/astrofísica
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3622_Arazi
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3622_Arazi.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3622_Arazi
Ubicación:	Dep.003622
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Arazi, Andrés. (2003). Medición de la reacción 25Mg(p, gamma ) E26 A1g a energías estelares mediante espectrometría de masas con aceleradores . (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3622_Arazi

Resumen:

La reacción 25Mg(p,γ) es el principal mecanismo de producción estelar del radioisótopo\n26Al. Dada la vida media del 26Al(τ~ 10 6 a), este radioisótopo puede escapar de la estrella quelo origina y decaer en el medio interestelar. La detección de la radiación gamma generada eneste decaimiento permite rastrear los sitios de producción de 26 Al en la Vía Láctea y ajustarasí los modelos de nucleosíntesis. Para esto último es necesario, además, precisar la tasa deproducción de la reacción resonante 25Mg(p,γ)26 Al en el rango de energías estelares.\nPrevio a este estudio, las intensidades de las resonancias de esta reacción se determinaronmediante la detección en línea de rayos gamma de desexcitación del núcleo compuesto 26Al.\nSin embargo, a las energías estelares, muy por debajo de la barrera coulombiana, la reaccióntiene una producción en extremo baja y su medición se dificulta por causa del fondo gammaambiental y el fondo producido por reacciones en elementos contaminantes.\nPara eludir estos inconvenientes, en este trabajo se desarrolló un método de mediciónalternativo, basado en la alta sensibilidad de la espectrometría de masas con aceleradores\n(AMS). En este método, se bombardean blancos de MgO con un gran número de protones\n(del orden de 10 19)a las energías de resonancia. A continuación, estos blancos son tratadosquímicamente, agregando y homogeneizando una cantidad bien determinada del isótopoestable 27 Al y eliminando el Mg que lo componía originalmente. Las muestras así generadascontienen el 26Al producido en la reacción p + 25Mg y la cantidad de los mismos se determinamidiendo la concentración 26Al/27Al mediante la técnica AMS.\nLa pequeña cantidad de 26Al presente en las muestras (del orden de 10 6 - 10 7 átomos) hizonecesario optimizar la eficiencia de detección. A estos efectos, las mediciones de concentraciónde las muestras se realizaron extrayendo es estas el ion molecular 26AlOˉ de la fuente de iones.\nDado que el ion molecular es hasta 25 veces más prolífico que el ion atómico Alˉ utilizadousualmente, su empleo permitió incrementar la eficiencia de detección hasta un valor de\n4 x 10ˉ5.\nComo contrapartida, el ion molecular 26AlOˉ sufre la interferencia del ion isobárico\n26MgOˉ. Por lo tanto, la aplicación de este método requirió la supresión del 26Mg, la cualse efectuó mediante la técnica de imán con gas y una separación química muy selectiva. Aeste fin se desarrolló un procedimiento químico que redujo la presencia de 26Mg a niveles delorden de 5 ppm en muestras de 500 μg de Al. Esta supresión de la interferencia isobárica,conjuntamente con la eficiencia de detección lograda, permite detectar la presencia de 26Alen muestras conteniendo tan sólo 10 5 átomos de este isótopo.\nMediante este nuevo método se determinó la intensidad de tres resonancias de la reacción\n25Mg(p,γ)). Estas resonancias, con energías E lab p = 316,1; 389,0 y 434,5 keV dominan laproducción estelar de 26Al en novas y presupernovas (0,1 GK <~ T <~ 1,5 GK). Los resultadoslos obtenidos en este trabajo coinciden con las mediciones más recientes de estas resonancias.

Abstract:

The 25Mg(p,γ) reaction is the main mechanism for the stellar production of the radioisotope\n26Al. Due to its long mean life (τ(26Al)~10 6 a) this radioisotope may escape fromits originating star and decay in the interstellar medium. The detection of the radiationgenerated by its decay allows to trace the 26Al-producing spots within the Milky Way, andhence to impose constrains on nucleosynthesis models. For this purpose, it also necessaryan accurate knowledge of the production rate of the 25Mg(p,γ)26Al 9 resonant reaction at thestellar energy range.\nPrevious to this work, the resonance strenghts of this reaction were determined by onlinedetection of the prompt gamma-ray from the deexcitation of the compound nucleus 26Al.\nHowever, at stellar energies, far below the Coulomb barrier, the reaction has an extremelylow production rate and its measurement is hindered by room gamma background andbackground produced by reactions on contaminating elements.\nTo overcome this hindrance, in this work an alternative method based on the high sensitivityof the accelerator mass spectrometry (AMS) was developed. In this method, MgOtargets are proton-bombarded (in amounts of 10 19)at each resonance energy. Subsequently,these targets are chemically treated, adding and homogenizing a well-determined amountof the stable 27Al isotope and eliminating the original Mg from the sample. The samplesgenerated in this way contain the 26Al produced in the p + 25Mg reaction, and their amountis determined measuring the 26Al/27Al concentration by means of the AMS technique.\nThe small amount of 26Al contained in the samples (in the order of 10 6 - 10 7 atoms) requiredan optimization of the detection efficiency. To this end, concentration measurementson samples were done extracting molecular 26AlOˉ from them. The use of the molecular ion,about 25 times more prolific than the commonly-used atomic Alˉ ion, yielded an improvementin the detection efficiency up to a value of 4 x 10ˉ5.\nHowever, the molecular ion 26AlOˉ suffers the drawback of 26MgOˉ interference. Therefore,this method requires the suppression of the 26Mg isobar, which was achieved by meansof a gas-filled magnet and a highly selective chemical separation. To this end, a chemical procedurewas developed which is capable of suppressing 26Mg down to contamination levels ofabout 5 ppm from small (500 μg) Al samples. This background suppression, combined withthe achieved detection efficiency, allows to trace 26Al nuclei in samples containing amountsdown to 10 5 atoms of this isotope.\nBy means of this new method, the strength of three resonances of the reaction 25Mg(p,γ)were determined. These resonances, with energies of E lab p = 316.1, 389.0 and 434.5 keV, dominatethe stellar production of 26Al in novae and presupernovae (0.1 GK <~ T <~ 1.5 GK).\nResults obtained in this work agree with most recently obtained values for these resonances.

Citación:

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Arazi, Andrés. (2003). Medición de la reacción 25Mg(p, gamma ) E26 A1g a energías estelares mediante espectrometría de masas con aceleradores . (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3622_Arazi

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Arazi, Andrés. "Medición de la reacción 25Mg(p, gamma ) E26 A1g a energías estelares mediante espectrometría de masas con aceleradores ". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2003.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3622_Arazi

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