La sección transversal de la reacción de fotoneutrones es un parámetro clave en la física nuclear, la astrofísica nuclear y las aplicaciones de la tecnología nuclear. Desde la década de 1960, han persistido discrepancias sistemáticas entre los datos medidos por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en los Estados Unidos y el Centro de Investigación Nuclear de Saclay en Francia utilizando fuentes gamma de aniquilación de vuelo de positrones. A pesar de múltiples evaluaciones experimentales, estas discrepancias no se han resuelto por completo, por lo que es necesario volver a medirlas y evaluarlas.
La fuente láser de electrones gamma de Shanghai (SLEGS) es la primera línea de rayos gamma-del mundo por debajo de 22 MeV, basada en el láser de dispersión Compton con modo de incidente inclinado, construida como parte de la segunda fase de la instalación de radiación sincrotrón de Shanghai. Al ajustar el ángulo de interacción entre el láser y el haz de electrones en el anillo de almacenamiento de la Instalación de Radiación Sincrotrón de Shanghai, SLEGS produce rayos gamma casi-monocromáticos con energías continuamente ajustables que van desde 0,66 MeV a 21,7 MeV. Operativo desde 2023, SLEGS ofrece una resolución energética del 5% al 15% y un alto flujo del 105a 107fotones/s, proporcionando una plataforma experimental avanzada para la investigación de reacciones fotonucleares. El equipo de investigación de láser gamma midió las secciones transversales de reacción de fotoneutrones (, 1n) de197Au y159Tb, validando la metodología específica de SLEGS-para la medición de la sección transversal de fotoneutrones. Este trabajo sienta las bases de la investigación y proporciona condiciones experimentales para resolver discrepancias sistemáticas en datos fotonucleares.
Recientemente, un esfuerzo de colaboración en el que participaron el Instituto de Investigación Avanzada de la Academia de Ciencias de China, el Instituto de Física Aplicada de la Academia de Ciencias de China, la Universidad de la Academia de Ciencias de China y la Universidad de Fudan utilizó el haz gamma casi-monocromático generado por SLEGS para medir las secciones transversales de fotoneutrones de197Au y159Tb utilizando una matriz de detectores de neutrones de eficiencia plana (detector FED) de desarrollo propio-.
El experimento reconstruyó el espectro gamma incidente utilizando un método de deconvolución directa y empleó una técnica de relación para inferir la energía promedio de los neutrones y la eficiencia del detector. Los datos de la sección transversal monoenergética se obtuvieron utilizando el método de Oslo. Los resultados muestran que los datos SLEGS son consistentes con las mediciones de la fuente gamma de dispersión láser Compton en las instalaciones NewSUBARU de Japón y superan los datos de las fuentes gamma de aniquilación de vuelo de positrones utilizadas por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y el Centro de Investigación Nuclear Saclay. Esto valida la fiabilidad de la instalación SLEGS y su metodología de medición, sentando las bases para resolver discrepancias en los datos de otros nucleidos en el futuro.
Los hallazgos de la investigación relacionada se publicaron en Science Bulletin. El estudio recibió el apoyo del Programa Nacional Clave de I+D de China y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, entre otras fuentes.