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$^{14}$N$(p,\gamma)^{15}$O 反应的增强 $S$ 因子及其对太阳组成问题的影响

核实验 2024-10-22 v1 太阳与恒星天体物理

摘要

太阳组成问题已困扰天文学家超过20年。Borexino 实验最近对碳氮氧 (CNO) 中微子的测量显示与“低金属度”推定存在约 2σ2\sigma 的分歧。 14^{14}N(p,γ)15(p,\gamma)^{15}O 是 CNO 循环中最慢的反应,在标准太阳模型 (SSM) 计算 CNO 中微子通量方面发挥关键作用。本文报告了对 14^{14}N(p,γ)15(p,\gamma)^{15}O 反应的直接测量,其中同时确定了所有跃迁的 SS 因子,首次在 Ep=110260E_p=110-260 keV 的能量范围内实现。我们的结果解决了基态跃迁的先前分歧,给出零能 SS 因子 S114(0)=1.92±0.08S_{114}(0) = 1.92\pm0.08 keV b,比 Solar Fusion III (SF-III) 推荐的 1.68±0.141.68\pm0.14 keV b 高出14%。凭借我们的 S114S_{114} 数据,结合 SSM B23-GS98 以及最新的全球中微子测量分析,Borexino 实验确定的 C 和 N 光谱丰度更新为 NCN=(4.450.61+0.69)×104N_{\mathrm{CN}}=({4.45}^{+0.69}_{-0.61})\times10^{-4}。这个新的 NCNN_{\mathrm{CN}} 值与最新的“高金属度”组成一致,但在约 1σ1\sigma 置信水平内也与“低金属度”推定一致,表明太阳金属度问题仍是一个开放性问题。此外,S114S_{114} 不确定性的显著降低为未来大规模中微子测量中精确确定 CN 丰度铺平了道路。

关键词

引用

@article{arxiv.2410.16086,
  title  = {Enhanced $S$-factor for the $^{14}$N$(p,\gamma)^{15}$O reaction and its impact on the solar composition problem},
  author = {X. Chen and J. Su and Y. P. Shen and L. Y. Zhang and J. J. He and S. Z. Chen and S. Wang and Z. L. Shen and S. Lin and L. Y. Song and H. Zhang and L. H. Wang and X. Z. Jiang and L. Wang and Y. T. Huang and Z. W. Qin and F. C. Liu and Y. D. Sheng and Y. J. Chen and Y. L. Lu and X. Y. Li and J. Y. Dong and Y. C. Jiang and Y. Q. Zhang and Y. Zhang and J. W. Tian and D. Xiao and Y. Zhang and Z. M. Li and X. C. Han and J. J. Wei and H. Li and Z. An and W. P. Lin and B. Liao and H. N. Liu and F. S. Zhang and M. L. Qiu and C. Xu and S. L. Jin and F. Lu and J. F. Chen and W. Nan and Y. B. Wang and Z. H. Li and B. Guo and Y. Q. Gu and W. P. Liu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2410.16086},
  year   = {2024}
}