Neutron capture cross sections of light neutron-rich nuclei relevant for $r$-process nucleosynthesis - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Phys.Rev.C Année : 2021

Neutron capture cross sections of light neutron-rich nuclei relevant for $r$-process nucleosynthesis

A. Bhattacharyya
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Ushasi Datta
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A. Rahaman
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S. Chakraborty
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T. Aumann
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C. Caesar
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T. Nilsson
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A. Wagner
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F. Wamers
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H. Weick
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J.S. Winfield
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Résumé

The measurements of neutron capture cross sections of neutron-rich nuclei are challenging but essential for understanding nucleosynthesis and stellar evolution processes in the explosive burning scenario. In the quest of r-process abundances, according to the neutrino-driven-wind model, light neutron-rich unstable nuclei may play a significant role as seed nuclei that influence the abundance pattern. Hence, experimental data for neutron capture cross sections of neutron-rich nuclei are needed. Coulomb dissociation of radioactive ion beams at intermediate energy is a powerful indirect method for inferring capture cross section. As a test case for validation of the indirect method, the neutron capture cross section (n, γ) for C14 was inferred from the Coulomb dissociation of C15 at intermediate energy (600A MeV). A comparison between different theoretical approaches and experimental results for the reaction is discussed. We report for the first time experimental reaction cross sections of Na28(n,γ)Na29, Na29(n,γ)Na30, Mg32(n,γ)Mg33, and Al34(n,γ)Al35. The reaction cross sections were inferred indirectly through Coulomb dissociation of Na29,30, Mg33, and Al35 at incident projectile energies around 400–430 A MeV using the FRS-LAND setup at GSI, Darmstadt. The neutron capture cross sections were obtained from the photoabsorption cross sections with the aid of the detailed balance theorem. The reaction rates for the neutron-rich Na, Mg, Al nuclei at typical r-process temperatures were obtained from the measured (n,γ) capture cross sections. The measured neutron capture reaction rates of the neutron-rich nuclei, Na28, Na29, and Al34 are significantly lower than those predicted by the Hauser-Feshbach decay model. A similar trend was observed earlier for C17 and N19 but in the case of C14(n,γ)C15 the trend is opposite. The situation is more complicated when the ground state has a multi-particle-hole configuration. For Mg32, the measured cross section is about 4090% higher than the Hauser-Feshbach prediction.

Dates et versions

hal-03388142 , version 1 (20-10-2021)

Identifiants

Citer

A. Bhattacharyya, Ushasi Datta, A. Rahaman, S. Chakraborty, T. Aumann, et al.. Neutron capture cross sections of light neutron-rich nuclei relevant for $r$-process nucleosynthesis. Phys.Rev.C, 2021, 104 (4), pp.045801. ⟨10.1103/PhysRevC.104.045801⟩. ⟨hal-03388142⟩
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