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2025-10-10 更新
SHADES – $^{22}$Ne($α$,n)$^{25}$Mg reaction rate in the Gamow window
Authors:David Rapagnani, Chemseddine Ananna, Antonino Di Leva, Gianluca Imbriani, Matthias Junker, Marco Pignatari, Andreas Best
Neutron capture reactions are the main contributors to the synthesis of the heavy elements through the s-process. Together with $^{13}$C($\alpha$,n)16O, which has recently been measured by the LUNA collaboration in an energy region inside the Gamow peak, 22Ne({\alpha},n)25Mg is the other main neutron source in stars. Its cross section is mostly unknown in the relevant stellar energy (450 keV < Ecm < 750 keV), where only upper limits from direct experiments and highly uncertain estimates from indirect sources exist. The ERC project SHADES (UniNa/INFN) aims to provide for the first time direct cross section data in this region and to reduce the uncertainties of higher energy resonance parameters. High sensitivity measurements will be performed with the new LUNA-MV accelerator at the INFN-LNGS laboratory in Italy: the energy sensitivity of the SHADES hybrid neutron detector, together with the low background environment of the LNGS and the high beam current of the new accelerator promises to improve the sensitivity by over 2 orders of magnitude over the state of the art, allowing to finally probe the unexplored low-energy cross section. Here we present an overview of the project and first results on the setup characterization.
中子俘获反应是通过s过程合成重元素的主要贡献者。与最近由LUNA合作在伽莫夫峰内部能量区域测量过的$^{13}$C($\alpha$,n)$^{16}$O一起，$^{22}$Ne($\alpha$,n)$^{25}$Mg是恒星中的另一个主要中子源。其在相关恒星能量下的截面大多未知（450 keV < Ecm < 750 keV），只有直接实验的上限和间接来源的不确定估计存在。ERC项目SHADES（UniNa/INFN）旨在为此区域提供首次直接截面数据，并减少更高能量共振参数的不确定性。将在意大利INFN-LNGS实验室使用新的LUNA-MV加速器进行高灵敏度测量：SHADES混合中子探测器的能量灵敏度，结合LNGS的低背景环境和加速器的高束流电流，有望将灵敏度提高超过当前技术水平两个数量级，最终探测到未开发过的低能量截面。在这里，我们对项目进行概述并介绍初步的设备特性表征结果。
论文及项目相关链接
PDF 6 pages, 3 figures, NIC-VI conference proceeding
Summary
中子俘获反应是重元素通过s过程合成的主要贡献者。除了最近LUNA合作在伽莫夫峰内能量区域测量的$^{13}$C($\alpha$,n)16O外，还有另一个在恒星中的中子主要来源——22Ne({\alpha},n)25Mg。在相关恒星能量范围内（$ 450, \text{keV} < Ecm < 750, \text{keV}$），其截面大多未知，只有直接实验的上限和间接来源的不确定估计存在。ERC项目SHADES（UniNa/INFN）旨在首次提供这一区域直接的截面数据，并减少高能共振参数的不确定性。将使用意大利INFN-LNGS实验室的新型LUNA-MV加速器进行高灵敏度测量。SHADES混合中子探测器的灵敏度与LNGS的低背景环境和加速器的高束流相结合，有望将探测器的灵敏度提高两个数量级以上。本文将介绍项目的概况和首次装置特征的结果。
Key Takeaways
- 中子俘获反应是重元素合成的主要贡献者。
- 22Ne({\alpha},n)25Mg是恒星中的另一个中子主要来源。
- 在特定能量范围内（$ 450, \text{keV} < Ecm < 750, \text{keV}$），该反应截面数据大多未知。
- ERC项目SHADES旨在提供这一区域的直接截面数据并减少高能共振参数的不确定性。
- 将使用新型LUNA-MV加速器进行高灵敏度测量。
- SHADES混合中子探测器具有高灵敏度，有望大幅度提高探测性能。
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