A nehéz elemek szintézisében, főként pedig az úgynevezett asztrofizikai p-folyamatban fontos szerepet játszanak az alfa-részecskék részvételével zajló magreakciók. A szupernóva-robbanásokban lejátszódó folyamat során – több milliárd fokon – a hőmérsékleti sugárzás által kiváltott (γ,α) reakciók sebessége jelentősen befolyásolja a folyamatban létrejövő nehéz elemek mennyiségét. Így a reakciósebességek kiszámítása és kísérleti ellenőrzése a sikeres asztrofizikai modellek szükséges feltétele.

A (γ,α) reakciók sebességét általában az inverz (α,γ) befogási reakciók kísérleti vizsgálatán és elméleti modellezésén keresztül számítják. Az asztrofizikailag lényeges, alacsony, mélyen Coulomb-gát alatti energiákon az (α,γ) reakciók számított hatáskeresztmetszete nagyon erősen függ a választott alfa-mag optikai potenciáltól, akár több nagyságrendnyi különbségek is adódhatnak különböző potenciálok használatával. Az energiatartomány sajátosságai miatt a potenciál képzetes részének magtörzstől távoli tartománya játssza a legfontosabb szerepet, ami mind kísérletileg, mind elméletileg nehezen vizsgálható, így az asztrofizikai modelleknek igen nagy az ebből származó bizonytalansága.

Munkájuk során az ELKH kutatói egy alternatív eljárást javasoltak az alfa-indukált reakciók hatáskeresztmetszetének számítására. A nagy bizonytalanságot hordozó komplex potenciál helyett egy tisztán valós potenciált alkalmaztak és a teljes reakció-hatáskeresztmetszetet az alagúteffektus valószínűségéből határozták meg. Meglepő módon ez az egyszerű modell igen jó visszaadja számos mért (α,γ) reakció hatáskeresztmetszetét anélkül, hogy a potenciál paramétereit az adott reakcióra kellene hangolni. Ez nagy előnyt jelent az asztrofizikai modellekben korábban alkalmazott, igen bizonytalan komplex potenciálok alkalmazásával szemben.

Cikkükben módszerük alkalmazhatóságát számos reakció esetén demonstrálták, példaképpen pedig a p-folyamat szempontjából fontos 176W(α,γ) 180Os reakcióra pontos, a korábbi modellekhez képest lényegesen alacsonyabb reakciósebességet adtak meg.

A cikk publikálásának helye és ideje: Physical Review Letters 124, (2020) 252701, 2020/6.
A cikk szerzői az Atomkiból: Dr. Fülöp Zsolt, Dr. Gyürky György, Dr. Kiss Gábor, Mohr Peter, Dr. Szücs Tamás.
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.252701