Experimentos de activación en astrofísica nuclear para la medida de secciones eficaces estelares de captura de neutrones: revisión del método y medida experimental de la sección eficaz estelar de la reacción.

Abstract

En Astrofísica Nuclear resulta fundamental el conocimiento, con la menor incertidumbre posible, de las secciones eficaces de las reacciones implicadas en los procesos de nucleosíntesis estelar. La sección eficaz estelar o MACS (Maxwellian Averaged Cross Section) de la reacción 197Au(n,γ) a energía kT=30 keV es utilizada como referencia para la medida de otras secciones eficaces en experimentos de Astrofísica Nuclear. La sección eficaz del oro está además considerada por la IAEA como un estándar para otros rangos de energía y aplicaciones, existiendo el interés de su extensión como estándar también al rango de energías astrofísico. Recientemente se han encontrado discrepancias entre varias medidas experimentales y evaluaciones del valor de esta sección eficaz estelar. Un primer objetivo de la tesis ha sido aportar una nueva medida experimental de la misma, mediante la técnica de activación neutrónica. Un segundo objetivo paralelo ha sido el estudio y posible mejora de la propia metodología de estas medidas experimentales por activación. Se han realizado para ello en el CNA (Centro Nacional de Aceleradores) en Sevilla dos experimentos de activación para la medida de la sección eficaz estelar de la reacción 197Au(n,γ) a kT=30 keV. El primer experimento fue realizado mediante técnica clásica de activación con neutrones producidos a través de la reacción 7Li(p,n) a energía de protón Ep=1912 keV (neutrones de espectro cuasi-maxwelliano o QMNS). En el segundo se empleó activación con una reciente mejora propuesta en la técnica, fundamentada en la conformación de la energía del haz de protones utilizado para la reacción 7Li(p,n) a un perfil de energía de haz gaussiano específico, con el que se consigue una producción de neutrones con un espectro en energía más próximo al maxwelliano (MNS). En la memoria se describe con detalle el procedimiento experimental empleado. En el análisis de datos, para el que se ha utilizado con profusión simulaciones Monte Carlo realizadas con el código MCNPX, se ha profundizado y realizado aportaciones en aspectos no descritos o desarrollados en otras publicaciones o textos sobre medidas de activación, como la incorporación de una corrección por muestra plana para medidas relativas al oro. Los resultados obtenidos de estos experimentos, que han sido de 621±21 mb en la activación QMNS y 612±20 mb para la activación MNS, se han aportado como nuevas medidas experimentales del valor de la sección eficaz estelar del oro a kT=30 keV. Se ha realizado un análisis y comparación entre las técnicas QMNS y MNS, y se aporta a la luz del mismo una propuesta de mejora adicional sobre el método MNS.