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Atlante delle reazioni · Nucleosintesi primordiale

Cattura radiativa · Nucleosintesi primordiale

1H(n,γ)2H

: protone + neutrone → deutone + raggio gammaCome si legge la notazione

In questa pagina

Un neutrone e un protone si legano in un deutone ed emettono un raggio γ. È il primo passo della nucleosintesi primordiale: tutte le reazioni successive partono dal deuterio che produce.

Nei primi minuti dopo il Big Bang, neutroni e protoni si combinavano in deutoni quasi alla stessa velocità con cui fotoni energetici li spezzavano di nuovo. Solo quando l'Universo si fu raffreddato abbastanza il deuterio sopravvisse, e poté cominciare la formazione di nuclei più pesanti. Il tasso di questa cattura fissa quindi quando comincia la nucleosintesi e quanti neutroni restano ancora, il che a sua volta determina la quantità di elio.

Dati essenziali

Quanto è noto
Calcolata a circa l'1% alle energie della nucleosintesi primordiale, con una teoria verificata su misure di laboratorio.
Valutazione interattiva
Nessuna valutazione interattiva per ora · Valutazioni
Valore Q · energia liberata
2,225 MeV
Energia termica kT
circa 26–69 keV, l'energia di un gas a 300–800 milioni di gradi
Per ambiente stellare
  • 69 keVcollo di bottiglia del deuterio, 0,8 GK
  • 26 keVfine della nucleosintesi primordiale, 0,3 GK
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.
Tipo
Cattura radiativa

Nella cronologia

  1. 1948Alpher, Bethe e Gamow sull'Universo primordiale caldo

Come è stata misurata

Questa parte tecnica della pagina (l'elenco delle misure) è in inglese.

1 misura, 2000Mostra l'elenco
  1. 2000

    Calcolo teorico · fino a circa 1 MeV

    Pionless effective field theory calculation with M1 to NNLO and E1 to N4LO, constrained by the cold-neutron capture rate and by deuteron photodisintegration; 1% accuracy over the BBN range. [1]

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.

78 serie di dati in 64 voci EXFOR, 1936–2020 · 23 senza un intervallo di energia, non disegnate

Temperatura
Energia più bassa in EXFOR
12,6 meV
Fink, 1936; SPEES et al., 1938; SCHULZ et al., 1945; Baker, 1958; Reier, 1961; BAYER et al., 1961; DLOUHY et al., 1962; Pal et al., 1965; BAYER et al., 1969; Cokinos et al., 1977; Lolich et al., 1980; MEADOWS et al., 1985; COX et al., 1986; Anderson et al., 2020 · σ · 13845.002
Medie maxwelliane misurate
1 serie di dati
kT da 30 keV a 30 keV
Tasso da energie assenti in EXFOR
37 %
a kT = 68,9 keV, stima liscia
1 meV100 meV10 eV1 keV100 keV10 MeVEnergia, o kT per una media maxwelliana (keV)kT = 68,9 keVσσ→Eₓdσ/dΩAyMACSaltro
  • Energie che contano a kT = 68,9 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'urto2712,6 meV – 37,7 MeV
σ→Eₓparziale315 meV – 15 meV
dσ/dΩdistribuzione angolare99,62 MeV – 343 MeV
Aypolarizzazione83 MeV – 225 MeV
MACSmedia maxwelliana130 keV – 30 keV
…altro79,99 meV – 90,3 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: Calcolata a circa l'1% alle energie della nucleosintesi primordiale, con una teoria vincolata dalle misure di cattura di neutroni lenti e di deutoni spezzati da raggi γ.

Alle energie della BBN la cattura è dominata dalla transizione isovettoriale M1 dal continuo 1S0 alle energie più basse e dalla cattura isovettoriale E1 dalle onde P alle energie più alte. La sezione d'urto si calcola nella teoria di campo efficace senza pioni, con l'ampiezza M1 fino al secondo ordine sotto il dominante e l'ampiezza E1 fino a N4LO; un controtermine è fissato dal tasso di cattura dei neutroni freddi e un altro dai dati di fotodisintegrazione del deutone. L'accuratezza dichiarata è dell'1% per energie nel centro di massa fino a circa 1 MeV.

Valutazioni

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

  • —B. D. Fields et al., JCAP 03, 010 (2020); erratum JCAP 11, E02 (2020) [2]

Reazioni correlate

Bibliografia

  1. 1.
  2. 2.

    B. D. Fields, K. A. Olive, T.-H. Yeh, C. Young

    Big-Bang Nucleosynthesis after Planck

    JCAP 03, 010 (2020); erratum JCAP 11, E02 (2020) · 10.1088/1475-7516/2020/03/010 · arXiv:1912.01132

Come citare questa pagina

J. Skowronski, 1H(n,γ)2H, in Atlante delle reazioni, 2026-10-12, https://jskowron.eu/it/atlas/1H-ng-2H.

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