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Atlante delle reazioni · Cicli CNO

Cattura radiativa · CNO-II

15N(p,γ)16O

: azoto‑15 + protone → ossigeno‑16 + raggio gammaCome si legge la notazione

In miglioramentoMisurata a LUNA
In questa pagina

Il punto di diramazione dei cicli CNO. Raramente l'azoto-15 trattiene il protone catturato e diventa ossigeno-16, e la materia passa dal primo ciclo CNO al secondo.

Ogni volta che avviene questa reazione invece della molto più frequente 15N(p,α)12C, un nucleo lascia il ciclo CN ed entra nel ciclo che passa per ossigeno e fluoro. Il suo tasso fissa quindi quanto ossigeno-16, ossigeno-17 e fluoro produce la combustione dell'idrogeno nelle giganti rosse, nelle stelle AGB e nelle esplosioni di nova. Misure condotte in profondità sotto il Gran Sasso dalla collaborazione LUNA hanno mostrato che il tasso è circa metà del valore usato nelle compilazioni più vecchie.

Dati essenziali

Quanto è noto
Le misure in laboratorio sotterraneo arrivano a 70 keV e fissano il tasso a circa il 10%. L'incertezza residua sta nel prolungare i dati a energie più basse, dove diversi contributi alla reazione interferiscono tra loro.
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Tassi di reazione
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Valore Q · energia liberata
12,127 MeV
Finestra di Gamow
Tipo
Cattura radiativa

Come è stata misurata

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

5 misure, 2008–2012, di cui 2 a LUNAMostra l'elenco
  1. 2008

    Reazioni di trasferimento e ANC · reazioni di trasferimento; fit R-matrix

    Asymptotic normalization coefficients for 15N + p → 16O fix the direct capture to the 16O ground state. The R-matrix fit gives about one CN catalyst lost to the second cycle every 2200 ± 300 cycles, instead of about 1000 in the NACRE compilation. [1]

  2. 2009

    LUNA 400 kVLaboratori Nazionali del Gran Sasso (INFN)

    Misura diretta in laboratorio sotterraneo · 90–230 keV

    Total cross section with a windowless nitrogen gas target and a 4π BGO summing detector; the cross section at nova energies is a factor of 2 lower than previously believed. [2]

  3. 2010

    Nuclear Science Laboratory, Notre DameUniversity of Notre Dame

    Misura diretta in superficie · 130–1800 keV (energia del protone)

    Measurement across both broad resonances, at Ep = 338 and 1028 keV, and below them; a multilevel R-matrix analysis gives S(0) = 39.6 keV b. [3]

  4. 2011

    LUNA 400 kVLaboratori Nazionali del Gran Sasso (INFN)

    Misura diretta in laboratorio sotterraneo · 70–370 keV

    Extends the LUNA data and confirms the earlier R-matrix extrapolation. The rate is about a factor of 2 below NACRE and CF88, with a 10% uncertainty. [4]

  5. 2012

    Nuclear Science Laboratory, Notre DameUniversity of Notre Dame

    Misura diretta in superficie

    Exclusive cross sections for the γ-ray cascades through excited states of 16O, measured together with 15N(p,α1γ)12C. [5]

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.

77 serie di dati in 18 voci EXFOR, 1952–2012 · 13 senza un intervallo di energia, non disegnate

nucleo di una stella di 15 M☉, T₉ = 0,035 (35 MK)

Energia più bassa in EXFOR
72,8 keV
Caciolli et al., 2011 · S · O2205.002
Distanza dal picco di Gamow
0,94 larghezze di Gamow sopra
E₀ = 46,9 keV, finestra 33,1–60,6 keV
Tasso da energie assenti in EXFOR
98 %
a T₉ = 0,035, stima liscia · di cui 98 % sotto l'energia più bassa in EXFOR
10 keV100 keV1 MeV10 MeV100 MeVEnergia nel centro di massa (keV)E₀ = 46,9 keVσSσ→Eₓdσ/dΩAyaltropiù bassa in EXFOR 72,8 keV
  • Finestra di Gamow, tratteggiata dove nessuna misura arriva
  • 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'urto2292 keV – 1,33 MeV
Sfattore S272,8 keV – 368 keV
σ→Eₓparziale19123 keV – 37,2 MeV
dσ/dΩdistribuzione angolare345,25 MeV – 88,4 MeV
Aypolarizzazione65,18 MeV – 46,5 MeV
…altro15,72 MeV – 12,8 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

The capture at low energy is dominated by the two broad 1− resonances in 16O that also govern 15N(p,α)12C, interfering with each other and with direct capture to the 16O ground state. The non-resonant contribution and the interference sign between the resonances determine the S-factor below the first resonance. Asymptotic normalization coefficients (ANCs) from transfer reactions constrain the direct-capture component. The LUNA data, from 70 to 370 keV, and the Notre Dame data, from 130 keV to 1.8 MeV, give a rate about a factor of 2 below the NACRE and CF88 compilations, with an uncertainty near 10%.

Energia del picco E0 ± metà della larghezza a 1/e, nel centro di massa, dalle masse AME2020.

Valutazioni

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

  • —E. G. Adelberger et al., Rev. Mod. Phys. 83, 195 (2011) [6]
  • —Y. Xu et al., Nucl. Phys. A 918, 61 (2013) [7]
  • —B. Acharya et al., Rev. Mod. Phys. 97, 035002 (2025) [8]

Questioni aperte

  • Il contributo della cattura diretta verso lo stato fondamentale, che fissa il fattore S al di sotto della risonanza più bassa.

Reazioni correlate

Bibliografia

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

    P. J. LeBlanc, G. Imbriani, J. Görres, M. Wiescher et al.

    Constraining the S factor of 15N(p,γ)16O at astrophysical energies

    Phys. Rev. C 82, 055804 (2010) · 10.1103/PhysRevC.82.055804 · arXiv:1011.2518

  4. 4.

    A. Caciolli et al. (LUNA Collaboration)

    Revision of the 15N(p,γ)16O reaction rate and oxygen abundance in H-burning zones

    Astron. Astrophys. 533, A66 (2011) · 10.1051/0004-6361/201117475 · arXiv:1107.4514LUNA

  5. 5.

    G. Imbriani, R. J. deBoer, A. Best, M. Couder, G. Gervino, J. Görres, P. J. LeBlanc, H. Leiste, A. Lemut, E. Stech, F. Strieder, E. Uberseder and M. Wiescher

    Measurement of γ rays from 15N(p,γ)16O cascade and 15N(p,α1γ)12C reactions

    Phys. Rev. C 85, 065810 (2012); erratum Phys. Rev. C 86, 039902 (2012) · 10.1103/PhysRevC.85.065810

  6. 6.

    E. G. Adelberger et al.

    Solar fusion cross sections II: the pp chain and CNO cycles

    Rev. Mod. Phys. 83, 195 (2011) · 10.1103/RevModPhys.83.195

  7. 7.
  8. 8.

Come citare questa pagina

J. Skowronski, 15N(p,γ)16O, in Atlante delle reazioni, 2026-10-12, https://jskowron.eu/it/atlas/15N-pg-16O.

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