La sezione d'urto della reazione del fotoneutrone è un parametro chiave nella fisica nucleare, nell'astrofisica nucleare e nelle applicazioni della tecnologia nucleare. Dagli anni '60, sono persistite discrepanze sistematiche tra i dati misurati dal Lawrence Livermore National Laboratory negli Stati Uniti e dal Saclay Nuclear Research Center in Francia utilizzando sorgenti gamma di annichilazione del volo di positroni. Nonostante molteplici valutazioni sperimentali, queste discrepanze non sono state completamente risolte, rendendo necessarie nuove misurazioni e rivalutazioni.
La Shanghai Laser Electron Gamma Source (SLEGS) è la prima linea di raggi gamma-al di sotto di 22 MeV, basata sullo scattering laser Compton con modalità incidente obliqua, costruita come parte della seconda fase dell'impianto di radiazione di sincrotrone di Shanghai. Regolando l'angolo di interazione tra il laser e il fascio di elettroni nell'anello di accumulazione dell'impianto di radiazione di sincrotrone di Shanghai, SLEGS produce raggi gamma quasi-monocromatici con energie regolabili in continuo che vanno da 0,66 MeV a 21,7 MeV. Operativo dal 2023, SLEGS offre una risoluzione energetica dal 5% al 15% e un flusso elevato di 105a 107fotoni/s, fornendo una piattaforma sperimentale avanzata per la ricerca sulle reazioni fotonucleari. Il gruppo di ricerca sul laser gamma ha misurato le sezioni trasversali della reazione dei fotoneutroni ( , 1n).197Au e159Tb, convalidando la metodologia specifica SLEGS-per la misurazione della sezione d'urto dei fotoneutroni. Questo lavoro pone le basi della ricerca e fornisce le condizioni sperimentali per risolvere discrepanze sistematiche nei dati fotonucleari.
Recentemente, uno sforzo di collaborazione che ha coinvolto l'Istituto di ricerca avanzata di Shanghai dell'Accademia cinese delle scienze, l'Istituto di fisica applicata di Shanghai dell'Accademia cinese delle scienze, l'Università dell'Accademia cinese delle scienze e l'Università di Fudan ha utilizzato il fascio gamma quasi-monocromatico generato da SLEGS per misurare le sezioni d'urto dei fotoneutroni di197Au e159Tb utilizzando un array di rivelatori di neutroni a efficienza piatta (rivelatore FED) sviluppato internamente.
L'esperimento ha ricostruito lo spettro gamma incidente utilizzando un metodo di deconvoluzione diretta e ha impiegato una tecnica di rapporto per dedurre l'energia media dei neutroni e l'efficienza del rivelatore. I dati della sezione d'urto monoenergetica sono stati ottenuti utilizzando il metodo di Oslo. I risultati mostrano che i dati SLEGS sono coerenti con le misurazioni della sorgente gamma di scattering Compton presso la struttura giapponese NewSUBARU e superano i dati delle sorgenti gamma di annichilazione del volo di positroni utilizzate dal Lawrence Livermore National Laboratory e dal Saclay Nuclear Research Center. Ciò convalida l’affidabilità della struttura SLEGS e la sua metodologia di misurazione, ponendo le basi per risolvere le discrepanze nei dati per altri nuclidi in futuro.
I relativi risultati della ricerca sono stati pubblicati su Science Bulletin. Lo studio ha ricevuto il sostegno del Programma nazionale di ricerca e sviluppo cinese e della Fondazione nazionale cinese per le scienze naturali, tra le altre fonti.