Quantum detectors and vacuum correlations in space and time: theoretical results and simulation proposals

La seccion eficaz de la reaccion nuclear 3He(???)7Be juega un papel relevante en dos escenarios astrofisicos importantes: las prediccion de la abundancia del 7Li primordial en el universo por Nucleosintesis Estandar del Big Bang (SBBN por sus siglas en ingles), y las estimaciones del flujo de neutrinos solares procedente de las desintegraciones del 8B y 7Be a traves del Modelo Solar Estandar (SSM). Desde los primeros estudios en los anos 60, intensos esfuerzos se han llevado a cabo tanto experimental como teoricamente con el objetivo de determinar la seccion eficaz de dicha reaccion de forma precisa. Actualmente, el estudio de esta reaccion sigue siendo objeto de investigaciones con el objetivo de extraer el factor astrofisico S34(E) con una incertidumbre reducida. Debido a las limitaciones experimentales para obtener el factor astrofisico en el rango de energias relevante para los procesos astrofisicos (el pico de Gamow en el sol para esta reaccion es ?22 keV), se utilizan modelos teoricos para extrapolar las medidas a energias superiores. El trabajo presentado en esta tesis versa sobre dos estudios experimentales utilizando tecnicas complementarias con el objetivo de determinar la seccion eficaz y posterior extraccion del factor astrofisico en el rango energetico de 1-3 MeV en el sistema de referencia de centro de masas. Con estas medidas se pretende resolver las discrepancias existentes entre los valores presentes en la literatura en el mismo rango energetico, restringiendo las extrapolaciones teoricas a las energias astrofisicas y entendiendo el mecanismo de reaccion. En el primer experimento, realizado en el Centro de MicroAnalisis de Materiales de Madrid (CMAM), se ha utilizado la tecnica de activacion. Los iones de 7Be producidos en la reaccion mediante el uso de un haz de 3He y un blanco gaseoso de 4He eran depositados en placas de cobre. La radiacion gamma retardada producida tras la desintegracion mediante captura electronica del 7Be fue medida utilizando una estacion de bajo fondo compuesta por detectores de germanio de alta pureza (HPGe).En el segundo experimento se utilizo el metodo de deteccion directa del 7Be. Para ello se uso el separador DRAGON (Detector for Recoils And Gamma radiation Of Nuclear reactions) emplazado en el laboratorio TRIUMF, en Vancouver, Canada. El experimento se realizo utilizando cinematica inversa mediante un haz de 4He y un blanco gaseoso de 3He. Los iones de 7Be producidos eran detectados en un detector de bandas de silicio situado en el plano focal del separador. La distribucion de estado de carga fue determinada experimentalmente utilizando el blanco gaseoso de 3He y un haz de 9Be a velocidades correspondientes a la de los iones de 7Be producidos en la reaccion. La aceptancia del separador para esta reaccion ha sido estimada mediante simulaciones Monte Carlo teniendo en cuenta los parametros experimentales durante las medidas. Los resultados de ambos experimentos, utilizando tecnicas diferentes, muestran acuerdo entre ellos mismos. Un estudio cuantitativo comparando nuestros resultados con medidas previas muestra el acuerdo de nuestros valores con los recientes resultados de la colaboracion ERNA, y discrepan con las medidas de Parker et al. en los sesenta. Mediante normalizacion, los diferentes modelos teoricos utilizados pueden reproducir la dependencia del factor astrofisico con la energia de nuestros datos. Sin embargo, si tenemos en cuenta los resultados de la colaboracion LUNA a bajas energias, solo los calculos con matriz-R de Kontos et al. y los calculos ab-initio por T. Neff pueden reproducir conjuntamente nuestros datos con los de LUNA. Puesto que los calculos ab-initio pueden reproducir ambos valores sin necesidad de utilizar un factor de normalizacion, sugerimos el valor propuesto por T. Neff para el factor astrofisico de S34(0)=0.593 keV?b, el cual supone un aumento tanto en la prediccion de neutrinos solares como en la abundancia del 7Li primordial.

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