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Atlante delle reazioni · Ciclo NeNa

Reazione di scambio di particelle · Ciclo NeNa, Combustione del carbonio

23Na(p,α)20Ne

: sodio‑23 + protone → neon‑20 + elio‑4Come si legge la notazione

In questa pagina

La reazione che chiude il ciclo NeNa. Un protone colpisce il 23Na ed esce una particella alfa, lasciando il 20Ne, il nucleo da cui era partito il ciclo.

Il sodio prodotto dalla combustione dell'idrogeno può essere distrutto in due modi. In questa reazione torna neon e il ciclo ricomincia; nella reazione concorrente, 23Na(p,γ)24Mg, passa al magnesio. Il rapporto tra i due tassi decide se il ciclo NeNa è chiuso o perde materia verso il ciclo MgAl, e insieme fissano quanto sodio restituiscono all'ambiente le stelle in cui l'idrogeno brucia alle temperature più alte. Fa parte dell'enigma delle stelle ricche di sodio negli ammassi globulari.

Dati essenziali

Quanto è noto
Alle temperature più basse il tasso dipende da risonanze non ancora osservate in questa reazione, quindi si basa su limiti superiori e su informazioni ricavate da altre reazioni.
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Tassi di reazione
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Valore Q · energia liberata
2,376 MeV
Finestra di Gamow
  • 110 ± 32 keVcombustione HBB nelle stelle AGB, 80 MK (Ciclo NeNa)
  • 205 ± 68 keVnova classica, 0,2 GK (Ciclo NeNa)
  • 525 ± 225 keVcombustione centrale del carbonio, stella di 15 M☉, 0,83 GK (Combustione del carbonio)
  • 375 ± 145 keVinnesco di un superburst, stella di neutroni in accrescimento, 0,5 GK (Combustione del carbonio)
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, 2004–2023Mostra l'elenco
  1. 2004

    Reazioni di trasferimento e ANC · 23Na(3He,d)24Mg a E(3He) = 20 MeV, θlab = 5°–35°

    Proton-transfer spectroscopy of the states of 24Mg near the proton threshold; a state corresponding to a previously unobserved resonance at E_cm = 138 keV may contribute to both the (p,γ) and (p,α) rates at low temperatures. [1]

  2. 2013

    LENA, TUNLTriangle Universities Nuclear Laboratory

    Misura diretta in superficie · risonanza a E_cm = 138 keV

    The upper limit on the (p,γ) strength of this resonance, combined with its α-particle branching ratio, gives an upper limit of 0.88 × 10−9 eV on the (p,α) strength. [2, 3]

  3. 2023

    TUNL, Durham

    Reazioni di trasferimento e ANC · stati del 24Mg vicino alla soglia protonica

    23Na(3He,d)24Mg proton transfer: new proton widths for the near-threshold states, in tension with the strength of the 133 keV resonance measured at LUNA in the (p,γ) channel. The energy of this state comes out about 9 keV below the value of Hale et al. (2004). [4]

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.

30 serie di dati in 16 voci EXFOR, 1962–2004 · 5 senza un intervallo di energia, non disegnate

Temperatura
Energia più bassa in EXFOR
171 keV
Zyskind et al., 1981 · ωγ · C0514.002
Distanza dal picco di Gamow
0,94 larghezze di Gamow sopra
E₀ = 111 keV, finestra 78,8–143 keV
Tasso da energie assenti in EXFOR
100 %
a T₉ = 0,08, stima liscia · di cui 98 % sotto l'energia più bassa in EXFOR
10 keV100 keV1 MeV10 MeV100 MeVEnergia nel centro di massa (keV)E₀ = 111 keVσ→Eₓdσ/dΩYωγaltropiù bassa in EXFOR 171 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)
σ→Eₓparziale3567 keV – 1,59 MeV
dσ/dΩdistribuzione angolare13949 keV – 23 MeV
Yresa1968 keV – 2,59 MeV
ωγintensità di risonanza5171 keV – 3,74 MeV
…altro3958 keV – 23,1 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: Alle temperature più basse il tasso si basa su risonanze che non sono state viste direttamente nel canale (p,α), quindi è fissato da limiti superiori e dalle larghezze protoniche ricavate dal canale (p,γ) e da reazioni di trasferimento.

At the temperatures of hot-bottom burning the rate depends on a few narrow low-energy resonances and on the alpha-particle branching of the states of 24Mg that they populate. The lowest of them, at E_cm ≈ 133 keV (Eₚ = 140 keV in the (p,γ) channel), has not been observed directly in the (p,α) channel. Cesaratto et al. (2013) combined their upper limit on the (p,γ) strength with the α-particle branching ratio to set an upper limit of 0.88 × 10−9 eV on the (p,α) strength, which makes this resonance negligible for the rate, as summarized in Solar Fusion III (Acharya et al. 2025).

The state was first identified with the 23Na(3He,d)24Mg reaction by Hale et al. (2004). The proton widths of the near-threshold states, which enter both the (p,α) and the (p,γ) channels, were remeasured with the 23Na(3He,d)24Mg reaction at TUNL (Marshall et al. 2023). The LUNA measurement of the (p,γ) channel (Boeltzig et al. 2019) observed the 140 keV resonance, whose strength in turn constrains the proton width of the state.

A dedicated LUNA campaign on the (p,α) channel with an array of silicon detectors was announced (Ananna et al. 2024); no result has been published yet.

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.

  • —C. Angulo, M. Arnould, M. Rayet et al. (NACRE Collaboration), Nucl. Phys. A 656, 3 (1999) [5]
  • —C. Iliadis et al., Nucl. Phys. A 841, 31 (2010) [6]
  • —B. Acharya et al., Rev. Mod. Phys. 97, 035002 (2025) [3]

Questioni aperte

  • Un'osservazione diretta della risonanza a 133 keV nel canale (p,α), l'obiettivo della campagna prevista a LUNA.
  • La larghezza protonica dello stato a 133 keV, per la quale i dati di trasferimento e l'intensità diretta in (p,γ) non concordano.
  • Il rapporto tra i tassi (p,α) e (p,γ) intorno a 0,05–0,1 GK, che decide se la materia torna al neon o sfugge verso il magnesio.

Reazioni correlate

Bibliografia

  1. 1.
  2. 2.
  3. 3.
  4. 4.

    C. Marshall, K. Setoodehnia, G. C. Cinquegrana, J. H. Kelly, F. Portillo Chaves, A. Karakas, R. Longland

    New constraints on sodium production in globular clusters from the 23Na(3He,d)24Mg reaction

    Phys. Rev. C 107, 035806 (2023) · 10.1103/PhysRevC.107.035806 · arXiv:2303.06128

  5. 5.

    C. Angulo, M. Arnould, M. Rayet et al. (NACRE Collaboration)

    A compilation of charged-particle induced thermonuclear reaction rates

    Nucl. Phys. A 656, 3 (1999)

  6. 6.

Come citare questa pagina

J. Skowronski, 23Na(p,α)20Ne, in Atlante delle reazioni, 2026-10-12, https://jskowron.eu/it/atlas/23Na-pa-20Ne.

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