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Atlante delle reazioni · Nucleosintesi primordiale

Cattura radiativa · Nucleosintesi primordiale

2H(α,γ)6Li

: deutone + elio‑4 → litio‑6 + raggio gammaCome si legge la notazione

In miglioramentoMisurata a LUNA
In questa pagina

Un deutone cattura un nucleo di 4He e diventa 6Li, emettendo un raggio γ. È l'unico modo in cui il Big Bang ha prodotto l'isotopo più leggero del litio.

La nucleosintesi primordiale standard prevede pochissimo 6Li, molto meno del 7Li. Alcune osservazioni di stelle antiche avevano fatto pensare a quantità molto maggiori, che avrebbero indicato nuova fisica o altre sorgenti di 6Li. Il tasso di questa reazione alle energie dell'Universo primordiale dice se il solo Big Bang avrebbe potuto produrne tanto. È molto difficile da misurare perché avviene così raramente; la prima misura diretta, in profondità sotto terra a LUNA, ha trovato un tasso troppo basso per spiegare le quantità riportate.

Dati essenziali

Quanto è noto
I dati diretti alle energie della nucleosintesi primordiale vengono da un unico esperimento sotterraneo, a quattro energie; il tasso che ne risulta è più basso delle stime precedenti.
Valutazione interattiva
Nessuna valutazione interattiva per ora · Valutazioni
Valore Q · energia liberata
1,474 MeV
Finestra di Gamow
  • 185 ± 130 keVcollo di bottiglia del deuterio, 0,8 GK (Nucleosintesi primordiale)
  • 96 ± 57 keVfine della nucleosintesi primordiale, 0,3 GK (Nucleosintesi primordiale)
Tipo
Cattura radiativa

Come è stata misurata

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

4 misure, 1991–2017, di cui 2 a LUNAMostra l'elenco
  1. 1991

    Kernforschungszentrum Karlsruhe, Karlsruhe

    Dissociazione coulombiana · fascio di 6Li da 156 MeV

    Coulomb dissociation of 6Li into α + d at very low relative energies; the deduced S-factor was almost constant below 400 keV, contrary to theoretical expectations. [1]

  2. 2010

    GSI, DarmstadtGSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

    Dissociazione coulombiana · fascio di 6Li a 150 MeV/u

    High-energy break-up of 6Li to test the Coulomb-dissociation approach; nuclear break-up dominates, so the data constrain the capture cross section only from above. [2]

  3. 2014

    LUNA 400 kVLaboratori Nazionali del Gran Sasso (INFN)

    Misura diretta in laboratorio sotterraneo · due energie nell'intervallo della BBN

    First direct measurement at BBN energies. With standard BBN the data give a primordial 6Li/7Li ratio of (1.5 ± 0.3) × 10−5, far below the values reported for halo stars. [3]

  4. 2017

    LUNA 400 kVLaboratori Nazionali del Gran Sasso (INFN)

    Misura diretta in laboratorio sotterraneo · 80, 93, 120 e 133 keV

    Full LUNA data set and a new thermonuclear rate, lower than earlier estimates, which widens the gap between predicted and reported 6Li. [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.

8 serie di dati in 6 voci EXFOR, 1981–2016

Temperatura
Energia più bassa in EXFOR
94 keV
Anders et al., 2014 · S · O2188.002.1
Distanza dal picco di Gamow
Dentro la finestra
E₀ = 184 keV, finestra 53,9–314 keV
Tasso da energie assenti in EXFOR
89 %
a T₉ = 0,8, stima liscia · di cui 4,2 % sotto l'energia più bassa in EXFOR
1 keV10 keV100 keV1 MeV10 MeV100 MeVEnergia nel centro di massa (keV)E₀ = 184 keVσSpiù bassa in EXFOR 94 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'urto510 keV – 8,28 MeV
Sfattore S353 keV – 134 keV
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 electric-dipole (E1) transition is suppressed by isospin selection rules and by the equal charge-to-mass ratios of the deuteron and the alpha particle, so the capture at BBN energies proceeds through E2 and a residual E1 component, and the cross section is very small. At higher energy the 3+ first excited state of 6Li appears as a resonance. Direct measurements are limited by the neutron background from 2H(d,n)3He, induced by deuterons that the beam scatters elastically in the target, and by the γ-ray background, which makes underground accelerators the natural place for them.

The LUNA collaboration measured the cross section directly at the 400 kV accelerator under Gran Sasso, first at two BBN energies (2014) and then at four energies between 80 and 133 keV (2017). Coulomb dissociation of 6Li beams was used earlier, but nuclear break-up dominates at the relevant energies, so those data give only upper limits on the capture cross section.

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.

  • —P. Descouvemont et al., At. Data Nucl. Data Tables 88, 203 (2004) [5]

Questioni aperte

  • L'entità del contributo E1 residuo alle energie della nucleosintesi primordiale.

Reazioni correlate

Bibliografia

  1. 1.

    J. Kiener, H. J. Gils, H. Rebel, S. Zagromski, G. Gsottschneider, N. Heide, H. Jelitto, J. Wentz, G. Baur

    Measurements of the Coulomb dissociation cross section of 156 MeV 6Li projectiles at extremely low relative fragment energies of astrophysical interest

    Phys. Rev. C 44, 2195 (1991) · 10.1103/PhysRevC.44.2195

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

    D. Trezzi et al. (LUNA Collaboration)

    Big Bang 6Li nucleosynthesis studied deep underground (LUNA collaboration)

    Astropart. Phys. 89, 57 (2017) · 10.1016/j.astropartphys.2017.01.007LUNA

  5. 5.

    P. Descouvemont, A. Adahchour, C. Angulo, A. Coc, E. Vangioni-Flam

    Compilation and R-matrix analysis of Big Bang nuclear reaction rates

    At. Data Nucl. Data Tables 88, 203 (2004) · arXiv:astro-ph/0407101

Come citare questa pagina

J. Skowronski, 2H(α,γ)6Li, in Atlante delle reazioni, 2026-10-12, https://jskowron.eu/it/atlas/2H-ag-6Li.

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