⁷Be(p,γ)⁸B · Atlante delle reazioni

Un nucleo di ⁷Be cattura un protone e diventa ⁸B, emettendo un raggio γ. L'⁸B poi decade ed emette i neutrini solari di alta energia da cui nacque il problema dei neutrini solari.

Solo una piccola frazione del ⁷Be nel Sole cattura un protone; la maggior parte cattura invece un elettrone. Eppure questo ramo raro produce i più energetici tra i neutrini solari comuni, quelli visti dal primo rivelatore al cloro nella miniera di Homestake e poi misurati con precisione da Super-Kamiokande e SNO. Il numero previsto di questi neutrini è direttamente proporzionale al tasso di questa reazione, che deve quindi essere ben noto per usarli come sonda del nucleo solare e delle proprietà dei neutrini.

Dati essenziali

Quanto è noto: I migliori esperimenti diretti, tutti con bersagli radioattivi di ⁷Be, differiscono fino a circa il 15%; Solar Fusion III, che li combina con i dati di dissociazione coulombiana in un unico quadro teorico, raccomanda S(0) = 20,5 ± 0,7 eV b (3,4%).
Valutazione interattiva: Nessuna valutazione interattiva per ora · Valutazioni
Tassi di reazione: Esplora i tassi →
Valore Q · energia liberata: 0,136 MeV
Finestra di Gamow: 18 ± 5,8 keVcentro del Sole, 15,7 MK (pp-III)
Prodotto ⁸B: radioattivo, t_½ = 772 ms
Tipo: Cattura radiativa

Nella cronologia

Come è stata misurata

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

8 misure, 1983–2010Mostra l'elenco

1983
Argonne National Laboratory, Argonne IL
Misura diretta in superficie · basse energie e la risonanza 1⁺
Radioactive ⁷Be target, ⁸B detected through the delayed α particles from its β decay; the ⁷Be areal density determined with two independent methods, which removed the dependence of earlier data on the ⁷Li(d,p)⁸Li normalization. [1]
1994
RIKEN, WakoRIKEN (oggi RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science)
Dissociazione coulombiana · fascio di ⁸B a circa 50 MeV/u
First Coulomb-dissociation experiment: break-up of ⁸B into ⁷Be + p in the Coulomb field of a heavy target, converted to the low-energy capture cross section. [2]
1998
CENBG, Bordeaux-GradignanCentre d'Études Nucléaires de Bordeaux Gradignan (CNRS/IN2P3)
Misura diretta in superficie · 0,35–1,4 MeV
Two independent measurements with different beam conditions, targets and detectors, in agreement with each other; the extrapolated S(0) is 15–20% below the value recommended at the time. [3]
2001
CSNSM, OrsayCentre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CNRS/IN2P3 e Université Paris-Sud), dal 2020 parte di IJCLab
Misura diretta in superficie · 111,7; 134,7 e 185,8 keV
A 132 mCi ⁷Be target, intense proton beams and a large-acceptance solenoidal spectrometer; S(0) = 18.5 ± 2.4 eV b from these data and 18.8 ± 1.7 eV b combined with the 1998 results. [4]
2003
Weizmann Institute accelerator laboratoryWeizmann Institute of Science
Misura diretta in superficie
⁷Be implanted in the backing and a raster-scanned proton beam, which removed the loss of ⁸B by backscattering; extrapolated S(0) = 21.2 ± 0.7 eV b in the arXiv version (an erratum followed in 2004). [5]
2003
GSI, DarmstadtGSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
Dissociazione coulombiana · fascio di ⁸B a 254 MeV/u
Exclusive Coulomb-dissociation measurement at high beam energy; the full analysis followed in 2006. [6, 7]
2003
CENPA, University of WashingtonCenter for Experimental Nuclear Physics and Astrophysics, University of Washington
Misura diretta in superficie
Precision measurement with a ⁷Be target made at TRIUMF; S(0) = 22.1 ± 0.6 (expt) ± 0.6 (theor) eV b, and a recommended best value of 21.4 eV b. [8]
2010
CENPA, University of WashingtonCenter for Experimental Nuclear Physics and Astrophysics, University of Washington
Misura diretta in superficie · sotto la risonanza 1⁺
Reanalysis of the earlier data with a more detailed target analysis and improved stopping powers: S(0) = 21.5 ± 0.6 (expt) ± 0.6 (theor) eV b, and 20.9 ± 0.6 ± 0.6 eV b from a fit of all modern low-energy data with the same theory. [9]

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.

32 serie di dati in 22 voci EXFOR, 1960–2010 · 4 senza un intervallo di energia, non disegnate

centro del Sole, T₉ = 0,0157 (15,7 MK)

Energia più bassa in EXFOR: 112 keV; Hammache et al., 2001 · S · F0502.002
Distanza dal picco di Gamow: 8,1 larghezze di Gamow sopra; E₀ = 18,5 keV, finestra 12,7–24,3 keV
Tasso da energie assenti in EXFOR: 100 %; a T₉ = 0,0157, stima liscia · di cui 100 % sotto l'energia più bassa in EXFOR

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
Grandezza	Serie di dati	Intervallo di E_cm (keV)
σsezione d'urto	11	116 keV – 8,75 MeV
Sfattore S	17	112 keV – 2,99 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.

Tutte le misure (32)Nucleo composto ⁸B

Dettagli

The measurement is difficult because the target is radioactive: ⁷Be decays by electron capture, so targets must be produced, characterized and used within months, and their areal density and uniformity become the main systematic uncertainty. The capture is an external, non-resonant E1 process at low energy, with a narrow M1 resonance (the 1⁺ state of ⁸B) near 630 keV, and the extrapolation to solar energies relies on models of the energy dependence. Since 1998 the direct experiments with ⁷Be targets at Orsay and Bordeaux, at the Weizmann Institute and in Seattle give S(0) between about 18.5 and 22 eV b; the Seattle group quotes a model uncertainty of the extrapolation as large as its experimental one.

The S-factor has also been inferred from Coulomb dissociation of ⁸B beams on heavy targets, at RIKEN and at GSI. Solar Fusion II based its recommended value on the direct data alone. Solar Fusion III recommends S(0) = 20.5 ± 0.7 eV b, from a halo effective field theory analysis that includes the Coulomb-dissociation data as well as the direct captures.

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.

—E. G. Adelberger et al., Rev. Mod. Phys. 83, 195 (2011) [10]
—B. Acharya et al., Rev. Mod. Phys. 97, 035002 (2025) [11]

Questioni aperte

L'andamento in energia teorico usato per estrapolare i dati diretti alle energie solari.
La dispersione di circa il 15% tra i valori di S(0) degli esperimenti diretti moderni.

Discussa nella pagina delle questioni aperte

La ⁷Be(p,γ)⁸B e i neutrini solari del boro-8

Reazioni correlate

Bibliografia

1.
B. W. Filippone, A. J. Elwyn, C. N. Davids, D. D. Koetke
Proton capture cross section of ⁷Be and the flux of high energy solar neutrinos
Phys. Rev. C 28, 2222 (1983) · 10.1103/PhysRevC.28.2222
2.
T. Motobayashi et al.
Coulomb dissociation of ⁸B and the ⁷Be(p,γ)⁸B reaction at low energies
Phys. Rev. Lett. 73, 2680 (1994) · 10.1103/PhysRevLett.73.2680
3.
F. Hammache et al.
New measurement and analysis of the ⁷Be(p,γ)⁸B cross section
Phys. Rev. Lett. 80, 928 (1998) · 10.1103/PhysRevLett.80.928 · arXiv:nucl-ex/9712003
4.
F. Hammache et al.
Low-energy measurement of the ⁷Be(p,γ)⁸B cross section
Phys. Rev. Lett. 86, 3985 (2001) · 10.1103/PhysRevLett.86.3985 · arXiv:nucl-ex/0101014
5.
L. T. Baby, M. Hass et al.
Precision measurement of the ⁷Be(p,γ)⁸B cross section with an implanted ⁷Be target
Phys. Rev. Lett. 90, 022501 (2003); erratum Phys. Rev. Lett. 92, 029901 (2004) · 10.1103/PhysRevLett.90.022501 · arXiv:nucl-ex/0208005
6.
F. Schümann, F. Hammache, S. Typel et al.
Coulomb dissociation of ⁸B and the low-energy cross section of the ⁷Be(p,γ)⁸B solar fusion reaction
Phys. Rev. Lett. 90, 232501 (2003) · 10.1103/PhysRevLett.90.232501 · arXiv:nucl-ex/0304011
7.
F. Schümann, S. Typel et al.
Low-energy cross section of the ⁷Be(p,γ)⁸B solar fusion reaction from the Coulomb dissociation of ⁸B
Phys. Rev. C 73, 015806 (2006) · 10.1103/PhysRevC.73.015806
8.
A. R. Junghans et al.
Precise measurement of the ⁷Be(p,γ)⁸B S factor
Phys. Rev. C 68, 065803 (2003) · 10.1103/PhysRevC.68.065803 · arXiv:nucl-ex/0308003
9.
A. R. Junghans, K. A. Snover, E. C. Mohrmann, E. G. Adelberger, L. Buchmann
Updated S factors for the ⁷Be(p,γ)⁸B reaction
Phys. Rev. C 81, 012801(R) (2010) · 10.1103/PhysRevC.81.012801
10.
E. G. Adelberger et al.
Solar fusion cross sections II: the pp chain and CNO cycles
Rev. Mod. Phys. 83, 195 (2011) · 10.1103/RevModPhys.83.195
11.
B. Acharya et al.
Solar fusion III: New data and theory for hydrogen-burning stars
Rev. Mod. Phys. 97, 035002 (2025) · 10.1103/8lm7-gs18 · arXiv:2405.06470

Come citare questa pagina

J. Skowronski, ⁷Be(p,γ)⁸B, in Atlante delle reazioni, 2026-10-12, https://jskowron.eu/it/atlas/7Be-pg-8B.

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