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Atlante delle reazioni · Nucleosintesi primordiale

Fusione · Nucleosintesi primordiale

2H(d,n)3He

: deutone + deutone → elio‑3 + neutroneCome si legge la notazione

In questa pagina

Due deutoni si fondono in 3He e un neutrone. Insieme alla reazione gemella, che dà trizio e un protone, è uno dei modi principali in cui il deuterio fu distrutto dopo il Big Bang.

Il deuterio rimasto dal Big Bang è una misura sensibile della densità della materia ordinaria nell'Universo. Tre reazioni decidono quanto deuterio è bruciato: la cattura protonica sul deuterio e i due rami della fusione deutone-deutone. Dopo che il tasso di cattura protonica è stato misurato con precisione a LUNA, i tassi deutone-deutone sono diventati una parte importante dell'incertezza residua.

Dati essenziali

Quanto è noto
Esistono diverse serie di dati, ma la scelta della valutazione cambia sensibilmente l'abbondanza primordiale di deuterio prevista.
Valutazione interattiva
Nessuna valutazione interattiva per ora · Valutazioni
Valore Q · energia liberata
3,269 MeV
Finestra di Gamow
  • 105 ± 98 keVcollo di bottiglia del deuterio, 0,8 GK (Nucleosintesi primordiale)
  • 55 ± 43 keVfine della nucleosintesi primordiale, 0,3 GK (Nucleosintesi primordiale)
Tipo
Fusione

Come è stata misurata

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

3 misure, 1995–2014Mostra l'elenco
  1. 1995

    Misura diretta in superficie · 1,6–130 keV

    Both d+d channels measured with beams from 30, 100 and 450 kV accelerators. The ratio of the two cross sections stays close to unity at low energy, so no Oppenheimer–Phillips effect was seen, and the electron-screening enhancement of d(d,p)t below 10 keV is larger than atomic-physics models predict. [1]

  2. 2006

    TUNL Low-Energy Beam Facility, Durham NC

    Misura diretta in superficie · 110–650 keV (laboratorio)

    Total cross sections of both channels from a simultaneous fit of angular distributions and normalization data, with about 2% uncertainty and a 1% scale error; the resulting rates are about 7% above NACRE. [2]

  3. 2014

    Metodo del cavallo di Troia · energie della BBN

    Trojan Horse determination of the bare S-factors of both channels, free of electron screening, and new reaction rates for BBN. [3]

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.

145 serie di dati in 75 voci EXFOR, 1936–2025 · 6 senza un intervallo di energia, non disegnate

Temperatura
Energia più bassa in EXFOR
3,25 keV
Bystritsky et al., 2008; Bystritsky et al., 2012; Bystritsky et al., 2012 · S · A0726.002.1
Distanza dal picco di Gamow
0,52 larghezze di Gamow sotto
E₀ = 105 keV, finestra 6,96–204 keV
Tasso da energie assenti in EXFOR
< 0,01 %
a T₉ = 0,8, stima liscia
100 eV1 keV10 keV100 keV1 MeV10 MeV100 MeVEnergia nel centro di massa (keV)E₀ = 105 keVσSdσ/dΩAyYaltropiù bassa in EXFOR 3,25 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'urto262,35 keV – 98,7 MeV
Sfattore S122,35 keV – 1,48 MeV
dσ/dΩdistribuzione angolare68900 eV – 49,7 MeV
Aypolarizzazione1810,5 keV – 133 MeV
Yresa2250 keV – 79,2 MeV
…altro132,4 keV – 2,5 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

La reazione d+d procede attraverso due canali speculari di intensità quasi uguale, 3He + n e 3H + p. Entrambi sono stati misurati con acceleratori in tutto l'intervallo di energie della BBN e fino a pochi keV, dove diventa visibile lo schermaggio elettronico nei bersagli di laboratorio, e con il metodo del Cavallo di Troia. Le valutazioni differiscono nel modo in cui pesano e normalizzano queste serie di dati, e le analisi successive al risultato di LUNA sulla d(p,γ)3He esaminano l'effetto dei tassi d+d e della loro valutazione sull'abbondanza primordiale di deuterio prevista.

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) [4]
  • —H.-S. Bosch, G. M. Hale, Nucl. Fusion 32, 611 (1992); correction Nucl. Fusion 33, 1919 (1993) [5]
  • —O. Pisanti et al., JCAP 04, 020 (2021) [6]
  • —B. D. Fields et al., JCAP 03, 010 (2020); erratum JCAP 11, E02 (2020) [7]

Questioni aperte

  • La normalizzazione del fattore S alle energie della nucleosintesi primordiale, dove le valutazioni differiscono.

Reazioni correlate

Bibliografia

  1. 1.

    U. Greife, F. Gorris, M. Junker, C. Rolfs, D. Zahnow

    Oppenheimer-Phillips effect and electron screening in d+d fusion reactions

    Z. Phys. A 351, 107 (1995) · 10.1007/BF01292792

  2. 2.

    D. S. Leonard, H. J. Karwowski, C. R. Brune, B. M. Fisher, E. J. Ludwig

    Precision measurements of 2H(d,p)3H and 2H(d,n)3He total cross sections at Big Bang nucleosynthesis energies

    Phys. Rev. C 73, 045801 (2006) · 10.1103/PhysRevC.73.045801 · arXiv:nucl-ex/0601035

  3. 3.

    A. Tumino et al.

    New determination of the 2H(d,p)3H and 2H(d,n)3He reaction rates at astrophysical energies

    Astrophys. J. 785, 96 (2014)

  4. 4.

    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

  5. 5.

    H.-S. Bosch, G. M. Hale

    Improved formulas for fusion cross-sections and thermal reactivities

    Nucl. Fusion 32, 611 (1992); correction Nucl. Fusion 33, 1919 (1993)

  6. 6.

    O. Pisanti, G. Mangano, G. Miele, P. Mazzella

    Primordial deuterium after LUNA: concordances and error budget

    JCAP 04, 020 (2021) · 10.1088/1475-7516/2021/04/020 · arXiv:2011.11537

  7. 7.

    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, 2H(d,n)3He, in Atlante delle reazioni, 2026-10-12, https://jskowron.eu/it/atlas/2H-dn-3He.

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