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Atlante delle reazioni · Sorgenti di neutroni

Reazione di scambio di particelle · Veleni neutronici

14N(n,p)14C

: azoto‑14 + neutrone → carbonio‑14 + protoneCome si legge la notazione

In questa pagina

L'azoto-14 assorbe un neutrone e libera un protone, diventando carbonio-14. È il veleno neutronico più pericoloso nella tasca di 13C delle stelle giganti.

In una stella AGB i neutroni che costruiscono gli elementi pesanti vengono da uno strato sottile ricco di carbonio-13, la tasca di 13C. Dove quello strato contiene anche azoto-14, l'azoto cattura facilmente i neutroni e li trasforma in protoni, così che non raggiungono mai i semi di ferro. La grandezza di questa perdita decide quanti neutroni riceve ciascun nucleo di ferro, e quindi fino a che punto il processo s risale verso il piombo. La reazione è usata anche in medicina e in dosimetria, ed è uno dei motivi per cui è stata misurata spesso.

Dati essenziali

Quanto è noto
Ben misurata alle basse energie; alle energie dell'interno delle stelle, esperimenti recenti stanno correggendo i valori più vecchi.
Valutazione interattiva
Nessuna valutazione interattiva per ora · Valutazioni
Tassi di reazione
Esplora i tassi →
Valore Q · energia liberata
0,626 MeV
Energia termica kT
circa 8 keV, l'energia di un gas a 90 milioni di gradi
Perché non c'è una finestra di Gamow
Un neutrone non risente della barriera coulombiana, quindi non c'è una finestra di Gamow: le energie rilevanti sono quelle della distribuzione termica stessa, intorno a kT.
Prodotto 14C
radioattivo, t½ = 5 700 anni
Tipo
Reazione di scambio di particelle

Come è stata misurata

Le parti tecniche di questa pagina (l'elenco delle misure, i dettagli) sono in inglese.

3 misure, 2016–2025Mostra l'elenco
  1. 2016

    Karlsruhe Van de GraaffKernforschungszentrum Karlsruhe (oggi Karlsruhe Institute of Technology)

    Attivazione · quasi-Maxwellian kT = 25 keV; 123–182 keV

    Irradiations at Karlsruhe, 14C counted by AMS at VERA (Vienna); about two times lower cross sections between 100 and 200 keV than previous experiments and evaluations. [1]

  2. 2023

    n_TOF, CERNCERN

    Fasci di neutroni e tempo di volo · da energie subtermiche a 800 keV (energia del neutrone)

    EAR2 measurement relative to 10B(n,α)7Li and 235U(n,f); thermal cross section 1.809 ± 0.045 b, consistent with ENDF/B-VIII.0 and JEFF-3.3; first two resonances resolved; MACS derived. [2]

  3. 2025

    HZDR Tandetron, Dresden-RossendorfHelmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

    Fasci di neutroni e tempo di volo · 0,1–12 MeV (energia del neutrone), sezione d'urto totale

    Transmission measurement at the nELBE time-of-flight facility, only the second high-sensitivity total cross section of 14N + n, as a constraint for R-matrix evaluations of the (n,p) channel. Good agreement with earlier data except at the lowest resonance, E_n = 433 keV. [3]

Misure (EXFOR)

Tutte le serie di dati che EXFOR contiene per questa reazione, disegnate secondo le energie che coprono, a confronto con le energie che una stella usa davvero.

59 serie di dati in 33 voci EXFOR, 1939–2024 · 14 senza un intervallo di energia, non disegnate

tasca di ¹³C nelle AGB, kT = 7,76 keV

Energia più bassa in EXFOR
8,37 meV
KOEHLER et al., 1989; Koehler, 1993; Wagemans et al., 2000; Kitahara et al., 2019; Torres-Sanchez et al., 2023 · σ · 13164.002
Medie maxwelliane misurate
6 serie di dati
kT da 25,3 meV a 100 keV
Tasso da energie assenti in EXFOR
< 0,01 %
a kT = 7,76 keV, stima liscia
1 meV100 meV10 eV1 keV100 keV10 MeVEnergia, o kT per una media maxwelliana (keV)kT = 7,76 keVσσ→Eₓdσ/dΩωγMACSaltro
  • Energie che contano a kT = 7,76 keV
  • Le barre solo contornate si vedono ma non contano (la regola è in «Come sono calcolati questi numeri»).
  • Un rombo è una serie di dati a una sola energia. Le barre che escono dal bordo destro proseguono a energie più alte.
Le serie di dati della mappa, per grandezza
Le serie di dati della mappa, per grandezza
GrandezzaSerie di datiIntervallo di E_cm (keV)
σsezione d'urto288,37 meV – 56,5 MeV
σ→Eₓparziale14,67 MeV – 12,2 MeV
dσ/dΩdistribuzione angolare5460 keV – 55 MeV
ωγintensità di risonanza2460 eV – 601 eV
MACSmedia maxwelliana625,3 meV – 100 keV
…altro31,63 meV – 6,57 meV
Come sono calcolati questi numeri

Energia più bassa misurata, in tutto l'esploratore dei dati nucleari: la più bassa energia nel centro di massa a cui una serie di dati di EXFOR misura la reazione stessa (sezione d'urto, fattore S, distribuzione angolare, resa o intensità di una risonanza), punto per punto. Un punto conta se è un valore e non un limite superiore o inferiore, se sta almeno una deviazione standard sopra lo zero e se la sua energia è fisica: almeno 1 keV per le particelle cariche, e non sotto la soglia di una reazione endotermica. Non contano: valori estrapolati, calcolati, valutati o derivati; dati superati, cancellati o preliminari; rapporti; un singolo valore del fattore S, che in EXFOR è il risultato di un fit; e i metodi indiretti (cavallo di Troia, dissociazione coulombiana, ANC, reazioni surrogate), riconosciuti dai codici di metodo e di analisi di EXFOR, dal loro testo e dal titolo. Prima si correggono gli errori di sistema di riferimento e di unità di EXFOR, e i valori che la letteratura indica come limiti superiori si leggono come limiti, da un elenco che riporta le prove per ciascuno. Le serie di dati che arrivano alla stessa energia entro il 0,5% sono citate tutte, dalla più vecchia. Tasso da energie assenti in EXFOR: la frazione dell'integrando del tasso a quella temperatura che cade fuori dagli intervalli di energia coperti dalle serie di dati che contano (dal punto misurato più basso al più alto), con un fattore S costante (σ ∝ S(E₀)/E · e^−2πη, quindi l'integrando è e^(−E/kT − 2πη)); per una cattura neutronica, σ ∝ 1/v. Le risonanze rendono irregolare l'integrando vero: è una stima di base, liscia.

Dettagli

Quanto è nota, nel dettaglio: I dati recenti di attivazione e di tempo di volo non concordano con quelli più vecchi nella regione dei keV; i dati di n_TOF coprono l'intero intervallo dalle energie termiche a 800 keV con un'accuratezza del 2,5%.

The first resonances of 14N(n,p)14C lie at 492.7 and 644 keV. Its competition with 13C(α,n)16O for the neutrons of the pocket is why stellar models require the 13C pocket to form where little 14N is present (Straniero et al. 2006). Activation at Karlsruhe with a quasi-Maxwellian spectrum of kT = 25 keV and at 123–182 keV, with the 14C counted by accelerator mass spectrometry at VERA, gave cross sections about two times lower between 100 and 200 keV than earlier experiments and evaluations (Wallner et al. 2016). A time-of-flight measurement at n_TOF EAR2 from subthermal energy to 800 keV, relative to 10B(n,α) and 235U(n,f), gave a thermal cross section of 1.809 ± 0.045 b and a 492.7 keV resonance whose low-energy tail lies below the evaluations, and Maxwellian-averaged cross sections from it (Torres-Sánchez et al. 2023).

The protons it releases are not simply lost. Captured by 12C they make 13C again, through 12C(p,γ)13N(β+)13C, and so a little of the neutron source; captured by 18O they open the chain 18O(p,α)15N(α,γ)19F, by which AGB stars make fluorine.

Valutazioni

Compilazioni che combinano i dati in un tasso di reazione raccomandato.

  • —Z. Y. Bao et al., At. Data Nucl. Data Tables 76, 70 (2000) [4]
  • —I. Dillmann et al., Nucl. Data Sheets 120, 171 (2014) [5]
  • —I. Dillmann et al., Proc. Int. Conf. on Nuclear Data for Science and Technology 2007 (EDP Sciences, 2008), p. 575 [6]

Questioni aperte

  • La sezione d'urto tra circa 10 e 100 keV, dove le misure dei diversi gruppi ancora non concordano.

Reazioni correlate

Bibliografia

  1. 1.
  2. 2.
  3. 3.

    R. J. deBoer et al.

    Total cross section of 14N + n from 0.1 to 12 MeV

    Phys. Rev. C 112, 025805 (2025) · 10.1103/frgb-j5c3 · arXiv:2505.04995

  4. 4.

    Z. Y. Bao, H. Beer, F. Käppeler, F. Voss, K. Wisshak, T. Rauscher

    Neutron cross sections for nucleosynthesis studies

    At. Data Nucl. Data Tables 76, 70 (2000) · 10.1006/adnd.2000.0838

  5. 5.

    I. Dillmann, T. Szücs, R. Plag, Z. Fülöp, F. Käppeler, A. Mengoni, T. Rauscher

    The Karlsruhe Astrophysical Database of Nucleosynthesis in Stars project – status and prospects

    Nucl. Data Sheets 120, 171 (2014) · arXiv:1408.3688

  6. 6.

    I. Dillmann et al.

    New stellar (n,γ) cross sections and the "Karlsruhe Astrophysical Database of Nucleosynthesis in Stars"

    Proc. Int. Conf. on Nuclear Data for Science and Technology 2007 (EDP Sciences, 2008), p. 575 (2008) · 10.1051/ndata:07303 · arXiv:0806.2076

Come citare questa pagina

J. Skowronski, 14N(n,p)14C, in Atlante delle reazioni, 2026-10-12, https://jskowron.eu/it/atlas/14N-np-14C.

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