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Les expériences du GANIL sondent les propriétés des supernovas

Grâce aux collisions d’ions lourds accélérés au GANIL et la détection des produits de réactions avec le détecteur INDRA, il a été possible de déduire les paramètres d’évolution des éléments chimiques dans des phénomènes stellaires. Ces noyaux légers (d, t, 3He, a, 6He…) sont créés par agrégation de protons et neutrons au cours de la collision entre noyau projectile et noyau cible. La mesure avec INDRA a montré que leur taux de production est plus important que le taux attendu par le modèle du gaz idéal. Le travail de la collaboration INDRA, avec l’aide de trois théoriciennes, consistait à effectuer une analyse bayésienne sur les données pour extraire les observables thermodynamiques en tenant compte des effets du milieu de la matière nucléaire puis à comparer les données ainsi obtenues avec un modèle.

Ce résultat est important puisqu’il mesure la concentration chimique des agrégats dans les zones de basse densité nucléaire, ces mêmes densités que l’on trouve dans des supernovæ à effondrement de noyau. Le processus de cet événement stellaire est largement dominé par l’émission de neutrinos qui peuvent être capturés par les neutrons libres ou présents dans les agrégats. Ainsi la concentration chimique de ces éléments détermine le transport des neutrinos et donc l’évolution de la supernova.

 

La figure montre les constantes d’équilibre chimique en fonction de la densité pour six noyaux légers, les symboles représentent le résultat de l’analyse des données INDRA et font apparaître des effets du milieu dans l’agrégation des neutrons et des protons. Les bandes grisées montrent un calcul théorique. L’échelle colorée sur la droite donne la fraction de protons libres dans la matière nucléaire déterminée dans l’analyse. Les incertitudes sur les points mesurés sont représentées par les barres horizontales et verticales. Ces incertitudes sont grandes. Aussi les prochaines expériences avec le détecteur FAZIA couplé à INDRA ont-elles comme objectifs d’accroître la précision et d’étendre la mesure à des éléments plus lourds. Ce travail a été publié à Physical Review Letters : H. Pais, R. Bougault and the INDRA Collaboration (Phys. Rev. Lett. 125, 012701, 2020).