[論文レビュー] Asymptotic normalization coefficient of ^{8}B from breakup reactions and the S_{17} astrophysical factor

L. Trache, F. Cârstoiu+2 more|OakTrust (Texas A&M University Libraries)|Aug 1, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、30–300 MeV/u のエネルギー領域における1陽子崩壊反応を用いて、非等方的補正を加えた拡張されたグローバー模型を用いて、$^8$B の漸近的正規化係数（ANC）を直接測定しない新たな間接的手法を提示する。得られたANCは $C_{\text{tot}}^2 = 0.450 \pm 0.039\ \text{fm}^{-1}$ であり、$^7$Be(p,γ)$^8$B 反応の宇宙線的S係数は $S_{17}(0) = 17.4 \pm 1.5\ \text{eV} \cdot \text{b}$ に達し、直接的および間接的測定と非常に良好に一致する。

ABSTRACT

We show that asymptotic normalization coefficients (ANC) can be extracted from one nucleon breakup reactions of loosely bound nuclei at 30-300 MeV/u. In particular, the breakup of ^{8}B is described in terms of an extended Glauber model. The 8B ANC extracted for the ground state of this nucleus from breakup data at several energies and on different targets, C^2 = 0.450+/-0.039} fm^-1, leads to the astrophysical factor S_{17}(0)= 17.4+/-1.5 eVb for the key reaction for solar neutrino production 7Be(p,gamma)8B. The procedure described here is more general, providing an indirect method to determine reaction rates of astrophysical interest with beams of loosely bound radioactive nuclei.

研究の動機と目的

• 太陽ニュートリノ生成の主要な過程である $^7$Be(p,γ)$^8$B 反応の、宇宙線的S係数 $S_{17}(0)$ を信頼性の高い間接的手法で決定すること。
• 中間エネルギー（30–300 MeV/u）における1核子崩壊データから、直接的な低エネルギー測定を避けて $^8$B の漸近的正規化係数（ANC）を抽出すること。
• $^8$B などの緩い結合ハロ核を含む外縁反応に対して、非等方的補正を加えた拡張グローバー模型の妥当性を検証すること。
• 直接測定とは別個の補完的アプローチを提供し、系統的不確実性を低減し、重要な宇宙線的S係数の冗長性を高めること。

提案手法

• 2次非等方的補正を加えた等方的近似における拡張グローバー模型を用いて、1陽子崩壊断面積および $^7$Beコアの運動量分布を計算する。
• モデルは $^8$B 投射体をコア（$^7$Be）と価電子陽子に分離し、核力が無視できる漸近的領域における重なり関数をANCで記述する。
• 複数の標的（Be, C, Al, Cu, Pb）およびエネルギー（30–300 MeV/u）における崩壊断面積およびコア運動量分布の実験データにモデルをフィッティングすることでANCを抽出する。
• 剥ぎ取り、回折的分解、クーロン分解の寄与を、衝突径数に依存する確率を用いて考慮する。
• 複数のデータセットから抽出されたANCの重み付き平均を実行し、光学モデルの正規化、$b_p$ 依存性、励起状態寄与の系統的不確実性を含める。
• 抽出されたANCを用いて、参考文献[8]の形式論を用いて宇宙線的S係数 $S_{17}(0)$ を計算し、$^8$B 陽子ハロのrms半径を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中間エネルギーにおける1陽子崩壊反応から、$^8$B の漸近的正規化係数（ANC）を信頼性を持って抽出できるか？
• RQ2 非等方的補正を加えた拡張グローバー模型は、$^8$B の外縁的崩壊ダイナミクスを、さまざまな標的にて正確に記述できるか？
• RQ3 抽出されたANCから得られる $^7$Be(p,γ)$^8$B 反応の宇宙線的S係数 $S_{17}(0)$ の値は何か？
• RQ4 ANCに基づく $S_{17}(0)$ は、直接測定および他の間接的手法の結果とどのように比較できるか？
• RQ5 ANCは、$^8$B 陽子ハロのrms半径のようなスペクトロスコピック的性質をどれほど正確に推定できるか？

主な発見

• 30–300 MeV/u のエネルギー領域および複数の標的における崩壊データから、$^8$B 基底状態の漸近的正規化係数は $C_{\text{tot}}^2 = 0.450 \pm 0.039\ \text{fm}^{-1}$ に抽出された。
• 宇宙線的S係数 $S_{17}(0) = 17.4 \pm 1.5\ \text{eV} \cdot \text{b}$ が、最近の直接的および間接的測定と一致する。
• 非等方的補正を加えた拡張グローバー模型は、$^9$Be標的における41 MeV/u での $^8$B 崩壊におけるコア運動量分布、特に高運動量テールを非常に良好に記述している。
• 抽出されたANCは、12 MeV/u での $^7$Be(p,$^8$B) 移動反応から得られた値と非常に良好に一致しており、手法の整合性が裏付けられた。
• $^8$B 陽子ハロのrms半径は $r_h = 4.20 \pm 0.21\ \text{fm}$ に計算され、ハロ核の挙動と整合的である。
• $^{12}$C の40および142 MeV/u の2点を除くと、$C_{\text{tot}}^2 = 0.456 \pm 0.028\ \text{fm}^{-1}$ が得られ、結果の頑健性が確認された。