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Atlante delle reazioni · Ciclo NeNa

Cattura radiativa · Ciclo NeNa, Combustione del carbonio

23Na(p,γ)24Mg

: sodio‑23 + protone → magnesio‑24 + raggio gammaCome si legge la notazione

In questa pagina

Una cattura protonica che distrugge sodio e produce magnesio. Compete con la 23Na(p,α)20Ne, che pure distrugge sodio ma riporta la materia al neon.

Quando il 23Na cattura un protone, il nuovo nucleo o emette una particella alfa e torna 20Ne, chiudendo il ciclo NeNa, o emette un raggio γ e diventa 24Mg, facendo uscire materia verso il ciclo MgAl. Questa reazione è la via di fuga. Insieme alla sua concorrente decide quanto sodio sopravvive alla combustione dell'idrogeno, il che conta per le stelle ricche di sodio e povere di ossigeno osservate nei vecchi ammassi stellari, e quanta materia prosegue dal neon verso il magnesio e l'alluminio.

Dati essenziali

Quanto è noto
Le sue due risonanze chiave sono state misurate a LUNA, il che restringe il tasso tra circa un terzo in meno e la metà in più del valore migliore; dati diretti e indiretti non concordano ancora sulla risonanza più bassa.
Tassi di reazione
Esplora i tassi →
Valore Q · energia liberata
11,693 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
Cattura radiativa

Come è stata misurata

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

4 misure, 2013–2023, una a LUNAMostra l'elenco
  1. 2013

    LENA, TUNLTriangle Universities Nuclear Laboratory

    Misura diretta in superficie · risonanza a E_cm = 138 keV

    Search for the 138 keV resonance with the 200 kV accelerator and its ECR ion source; only an upper limit on the strength could be set, 5.17 neV at 95% confidence. [1]

  2. 2019

    LUNA 400 kVLaboratori Nazionali del Gran Sasso (INFN)

    Misura diretta in laboratorio sotterraneo · risonanze a Eₚ = 140 e 251 keV

    First direct observation of the 140 keV resonance (4π BGO), ωγ = 1.46 (+0.58/−0.53) neV, and the 251 keV resonance (HPGe), ωγ = 482(82) μeV. The rate uncertainty at 0.07 GK is reduced to at most −35%/+50%. [2]

  3. 2022

    Nuclear Science Laboratory, Notre DameUniversity of Notre Dame

    Misura diretta in superficie · Eₚ = 0,5–1,05 MeV

    Off-resonance cross section, to determine the direct capture component that extrapolates to low energies. [3]

  4. 2023

    TUNL, Durham

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

    23Na(3He,d)24Mg proton transfer to constrain the proton widths of the low-energy resonances; the width of the 133 keV resonance is in strong disagreement with the LUNA strength. [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.

23 serie di dati in 11 voci EXFOR, 1961–2019 · 8 senza un intervallo di energia, non disegnate

Temperatura
Energia più bassa in EXFOR
469 keV
Bodart et al., 1977 · Y · D0129.002 Non ancora in EXFOR: LUNA 400 kV (2019), risonanze a Eₚ = 140 e 251 keV.
Distanza dal picco di Gamow
5,6 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 100 % 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 469 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→Eₓparziale23,74 MeV – 13,7 MeV
dσ/dΩdistribuzione angolare43,82 MeV – 12,2 MeV
Yresa1469 keV – 958 keV
ωγintensità di risonanza6138 keV – 1,98 MeV
…altro2488 keV – 1,63 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.

Provala: una valutazione R-matrix

Su questo sito gira un modello AZURE2 di questo sistema. Cambia le energie e le larghezze dei livelli e osserva come cambiano il fit ai dati e l'estrapolazione alle energie stellari.

Dettagli

Quanto è nota, nel dettaglio: Le due risonanze chiave sono state misurate direttamente a LUNA, il che limita l'incertezza sul tasso a 0,07 GK a −35%/+50%; l'intensità della risonanza più bassa è ancora in tensione tra dati diretti e dati da trasferimento.

At 50–110 MK the rate is dominated by narrow resonances at Eₚ = 140 and 251 keV and, at the low end of that range, by direct capture. The 140 keV resonance is quoted as E_cm = 138 keV or 133 keV in different works. A direct search at LENA gave only an upper limit on its strength (Cesaratto et al. 2013).

The LUNA measurement of Boeltzig et al. (2019) observed it directly for the first time with a 4π BGO summing detector, ωγ = 1.46 (+0.58/−0.53) neV, and measured the 251 keV resonance with an HPGe detector, ωγ = 482(82) μeV. Direct capture, which had received little attention, was studied off resonance at Eₚ = 0.5–1.05 MeV by Boeltzig et al. (2022). A new 23Na(3He,d) measurement at TUNL (Marshall et al. 2023) gives a proton width for the 133 keV resonance in clear tension with the LUNA strength.

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]
  • —B. Acharya et al., Rev. Mod. Phys. 97, 035002 (2025) [6]

Questioni aperte

  • L'intensità della risonanza più bassa (E_cm ≈ 133 keV), per la quale il valore diretto di LUNA e i dati di trasferimento di Marshall et al. (2023) non concordano.
  • Il fattore S della cattura diretta alle energie della finestra di Gamow, che finora viene da un'estrapolazione.

Reazioni correlate

Bibliografia

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

    A. Boeltzig, R. J. deBoer et al.

    Investigation of direct capture in the 23Na(p,γ)24Mg reaction

    Phys. Rev. C 106, 045801 (2022) · 10.1103/PhysRevC.106.045801

  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,γ)24Mg, in Atlante delle reazioni, 2026-10-12, https://jskowron.eu/it/atlas/23Na-pg-24Mg.

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