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Atlante delle reazioni · Nucleosintesi primordiale

Fusione · Nucleosintesi primordiale

3He(d,p)4He

: elio‑3 + deutone → elio‑4 + protoneCome si legge la notazione

In questa pagina

3He e un deutone si fondono in 4He e un protone. Dopo il Big Bang trasformò parte del 3He in 4He.

La reazione è la speculare della fusione deuterio-trizio e, come quella, è molto veloce alle energie dell'Universo primordiale. Rimuove 3He e deuterio e aggiunge 4He. In laboratorio è stata un caso prediletto per studiare come gli elettroni attorno ai nuclei bersaglio facilitino la fusione a bassa energia.

Dati essenziali

Quanto è noto
Misurata con piccola incertezza alle energie della nucleosintesi primordiale. L'unica questione aperta è quanto gli elettroni atomici del bersaglio aumentino il tasso misurato alle energie più basse.
Valutazione interattiva
Nessuna valutazione interattiva per ora · Valutazioni
Valore Q · energia liberata
18,353 MeV
Finestra di Gamow
  • 180 ± 130 keVcollo di bottiglia del deuterio, 0,8 GK (Nucleosintesi primordiale)
  • 92 ± 56 keVfine della nucleosintesi primordiale, 0,3 GK (Nucleosintesi primordiale)
Tipo
Fusione

Come è stata misurata

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

3 misure, 2000–2005, una a LUNAMostra l'elenco
  1. 2000

    LUNA 50 kVLaboratori Nazionali del Gran Sasso (INFN)

    Misura diretta in laboratorio sotterraneo · 4,2–13,8 keV

    d(3He,p)4He with a 3He beam on a deuterium gas target; the stopping power of 3He in D2 agrees with the standard compilation, and the screening potential Uₑ = 132 ± 9 eV is twice the atomic-physics estimate. [1]

  2. 2001

    100 kV accelerator, Ruhr-Universität Bochum

    Misura diretta in superficie · 5–60 keV (fascio di d) e 10–40 keV (fascio di 3He)

    Both 3He(d,p)4He and d(3He,p)4He, with the LUNA setup; Uₑ = 219 ± 7 eV and 109 ± 9 eV, above the atomic-physics values of 120 and 65 eV. [2]

  3. 2005

    Metodo del cavallo di Troia · da 600 keV fino alle energie astrofisiche

    Trojan Horse measurement through the three-body reaction 6Li(3He,pα)4He at 5 and 6 MeV; the bare S-factor was extracted in the modified plane-wave Born approximation, and the screening potential derived from it is consistent with the adiabatic limit. [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.

96 serie di dati in 43 voci EXFOR, 1951–2016 · 2 senza un intervallo di energia, non disegnate

Temperatura
Energia più bassa in EXFOR
5,01 keV
Aliotta et al., 2001 · S · A0228.002
Distanza dal picco di Gamow
0,68 larghezze di Gamow sotto
E₀ = 178 keV, finestra 49,9–306 keV
Tasso da energie assenti in EXFOR
< 0,01 %
a T₉ = 0,8, stima liscia
1 keV10 keV100 keV1 MeV10 MeV100 MeVEnergia, o kT per una media maxwelliana (keV)E₀ = 178 keVσSdσ/dΩAyMACSpiù bassa in EXFOR 5,01 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'urto143,8 keV – 23,9 MeV
Sfattore S113 keV – 339 keV
dσ/dΩdistribuzione angolare3236 keV – 159 MeV
Aypolarizzazione3636 keV – 159 MeV
MACSmedia maxwelliana14,77 keV – 9,54 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 cross section is dominated by the 3/2+ resonance in 5Li, the mirror of the 5He state that governs d+t. At the lowest energies the measured S-factor rises above the bare-nucleus trend because the atomic electrons of the target screen the Coulomb barrier. The LUNA 50 kV accelerator measured d(3He,p)4He down to 4.2 keV and found a screening potential of 132 ± 9 eV, twice the atomic-physics estimate of 65 eV.

Measurements of both 3He(d,p)4He and d(3He,p)4He at a 100 kV accelerator in Bochum, with the LUNA setup, gave screening potentials of 219 ± 7 eV and 109 ± 9 eV, again well above the atomic-physics values of 120 eV and 65 eV. The Trojan Horse method, which gives the bare S-factor without screening, yielded a screening potential consistent with the adiabatic limit.

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]

Questioni aperte

  • Il potenziale di schermaggio elettronico ricavato dai dati diretti alle energie più basse, che supera la stima adiabatica, mentre l'analisi con il metodo del cavallo di Troia trova un valore compatibile con essa.

Reazioni correlate

Bibliografia

  1. 1.

    H. Costantini et al. (LUNA Collaboration)

    Stopping power, electron screening and the astrophysical S(E) factor of d(3He,p)4He

    Phys. Lett. B 482, 43 (2000) · 10.1016/S0370-2693(00)00513-XLUNA

  2. 2.

    M. Aliotta, F. Raiola, G. Gyürky et al.

    Electron screening effect in the reactions 3He(d,p)4He and d(3He,p)4He

    Nucl. Phys. A 690, 790 (2001) · 10.1016/S0375-9474(01)00366-9

  3. 3.

    M. La Cognata et al.

    Bare-nucleus astrophysical factor of the 3He(d,p)4He reaction via the "Trojan horse" method

    Phys. Rev. C 72 (2005), issue 6

  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)

Come citare questa pagina

J. Skowronski, 3He(d,p)4He, in Atlante delle reazioni, 2026-10-12, https://jskowron.eu/it/atlas/3He-dp-4He.

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