Regular Article - Experimental Physics

The European Physical Journal A

, Volume 39, Issue 2, pp 179-186

First online:

Ultra-sensitive in-beam \( \gamma\) -ray spectroscopy for nuclear astrophysics at LUNA

  • The LUNA Collaboration
  • , A. CaciolliAffiliated withINFN, Sezione di PadovaDipartimento di Fisica, Università di Padova
  • , L. AgostinoAffiliated withDipartimento di Fisica, Università di Genova and INFN Sezione di Genova
  • , D. BemmererAffiliated withForschungszentrum Dresden-Rossendorf Email author 
  • , R. BonettiAffiliated withIstituto di Fisica Generale Applicata, Università di Milano and INFN Sezione di Milano
  • , C. BrogginiAffiliated withINFN, Sezione di Padova
  • , F. ConfortolaAffiliated withDipartimento di Fisica, Università di Genova and INFN Sezione di Genova
  • , P. CorvisieroAffiliated withDipartimento di Fisica, Università di Genova and INFN Sezione di Genova
  • , H. CostantiniAffiliated withDipartimento di Fisica, Università di Genova and INFN Sezione di Genova
    • , Z. ElekesAffiliated withATOMKI
    • , A. FormicolaAffiliated withINFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
    • , Zs. FülöpAffiliated withATOMKI
    • , G. GervinoAffiliated withDipartimento di Fisica Sperimentale, Università di Torino and INFN Sezione di Torino
    • , A. GuglielmettiAffiliated withIstituto di Fisica Generale Applicata, Università di Milano and INFN Sezione di Milano
    • , C. GustavinoAffiliated withINFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
    • , Gy. GyürkyAffiliated withATOMKI
    • , G. ImbrianiAffiliated withDipartimento di Scienze Fisiche, Università di Napoli “Federico II”INFN, Sezione di Napoli
    • , M. JunkerAffiliated withINFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
    • , M. LaubensteinAffiliated withINFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso
    • , A. LemutAffiliated withDipartimento di Fisica, Università di Genova and INFN Sezione di Genova
    • , B. LimataAffiliated withDipartimento di Scienze Fisiche, Università di Napoli “Federico II”INFN, Sezione di Napoli
    • , M. MartaAffiliated withForschungszentrum Dresden-Rossendorf
    • , C. MazzocchiAffiliated withIstituto di Fisica Generale Applicata, Università di Milano and INFN Sezione di Milano
    • , R. MenegazzoAffiliated withINFN, Sezione di Padova
    • , P. PratiAffiliated withDipartimento di Fisica, Università di Genova and INFN Sezione di Genova
    • , V. RocaAffiliated withDipartimento di Scienze Fisiche, Università di Napoli “Federico II”INFN, Sezione di Napoli
    • , C. RolfsAffiliated withInstitut für Experimentalphysik III, Ruhr-Universität Bochum
    • , C. Rossi AlvarezAffiliated withINFN, Sezione di Padova
    • , E. SomorjaiAffiliated withATOMKI
    • , O. StranieroAffiliated withOsservatorio Astronomico di ColluraniaINFN, Sezione di Napoli
    • , F. StriederAffiliated withInstitut für Experimentalphysik III, Ruhr-Universität Bochum
    • , F. TerrasiAffiliated withSeconda Università di NapoliINFN, Sezione di Napoli
    • , H. P. TrautvetterAffiliated withInstitut für Experimentalphysik III, Ruhr-Universität Bochum

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Abstract

Ultra-sensitive in-beam \( \gamma\) -ray spectroscopy studies for nuclear astrophysics are performed at the LUNA (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics) 400 kV accelerator, deep underground in Italy’s Gran Sasso laboratory. By virtue of a specially constructed passive shield, the laboratory \( \gamma\) -ray background for \(\ensuremath E_{\gamma}\) < 3 MeV at LUNA has been reduced to levels comparable to those experienced in dedicated offline underground \( \gamma\) -counting setups. The \( \gamma\) -ray background induced by an incident \( \alpha\) -beam has been studied. The data are used to evaluate the feasibility of sensitive in-beam experiments at LUNA and, by extension, at similar proposed facilities.

PACS

25.40.Lw Radiative capture 25.55.-e 3H -, 3He -, and 4He -induced reactions 29.20.Ba Electrostatic accelerators 29.30.Kv X- and \( \gamma\) -ray spectroscopy