L'esperimento LUNA, presso i Laboratori del Gran Sasso si propone di studiare i processi di fusione alle energie a cui hanno luogo nelle stelle: le misure diventano più semplici in un laboratorio sotterraneo grazie alla soppressione del fondo cosmico dovuto alle rocce soprastanti. LUNA si avvale di due acceleratori, LUNA-400 e LUNA-MV che per permettono di studiare i processi chiave della combustione dell'idrogeno, elio e carbonio.

In particolare, a partire da settembre 2023 all’acceleratore LUNA-400 saranno studiate le reazioni ¹⁴N(p,g)¹⁵O e ²³Na(p,a)²⁰Ne, entrambi coinvolte in cicli di combustione dell’idrogeno, che è la più importante fonte di energia nel nostro universo, poiché tutte le stelle iniziano la loro vita fondendo l'idrogeno in elio. Le stelle con massa M > 1.3M_⊙ bruciano idrogeno prevalentemente attraverso le reazioni del ciclo CNO. La velocità stellare del ciclo è controllata dal processo più lento, che è la reazione ¹⁴N(p,g)¹⁵O che influenza così la generazione di energia, l'evoluzione stellare, la nucleosintesi ed i flussi di neutrini. Grazie a tecniche sperimentali innovative sarà possibile spingere la misura fino a energie di poche decine di keV, mai raggiunte fino ad oggi. 

In parallelo all’acceleratore LUNA-MV sarà studiata la reazione chiave della combustione del carbonio nelle stelle, la ¹²C+¹²C: la sezione d’urto di questa reazione determina il limite di massa stellare inferiore per la combustione del carbonio e quindi se la stella terminerà la propria vita come nana bianca o ad esempio come supernova con collasso del nucleo, stella di neutroni e buco nero.

Su questo ampio programma sperimentale che si estenderà negli anni futuri ad altre reazioni chiave della nucleosintesi, sono disponibili tesi di tipo sperimentale, focalizzate sulla simulazione dell’apparato sperimentale, sulla presa dati e sulla loro analisi. Se di interesse, è possibile sviluppare codici di evoluzione stellare dedicati alle reazioni studiate, grazie alla collaborazione con gruppi teorici.