Study of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:mi>Mg</mml:mi></mml:mrow><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math> Waiting Point Relevant for X-Ray Burst Nucleosynthesis via the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:mi>Mg</mml:mi></mml:mrow><mml:mprescripts /><mml…

H. Jayatissa, M. L. Avila, K. E. Rehm, P. Mohr, Z. Meisel, J. Chen, C. R. Hoffman, J. F. Liang, C. Müller-Gatermann, D. Neto

Type: Article

Publication Date: 2023-09-15

Citations: 2

DOI: https://doi.org/10.1103/physrevlett.131.112701

View Publication

Download PDF

Abstract

The ^{22}Mg(α,p)^{25}Al reaction rate has been identified as a major source of uncertainty for understanding the nucleosynthesis flow in Type-I x-ray bursts. We report a direct measurement of the energy- and angle-integrated cross sections of this reaction in a 3.3-6.9 MeV center-of-mass energy range using the MUlti-Sampling Ionization Chamber (MUSIC). The new ^{22}Mg(α,p)^{25}Al reaction rate is a factor of ∼4 higher than the previous direct measurement of this reaction within temperatures relevant for x-ray bursts, resulting in the ^{22}Mg waiting point of x-ray burst nucleosynthesis flow to be significantly bypassed via the (α,p) reaction.

Locations

Physical Review Letters - View
arXiv (Cornell University) - View - PDF
OSTI OAI (U.S. Department of Energy Office of Scientific and Technical Information) - View
PubMed - View

Similar Works

Action	Title	Year	Authors
+	Study of the $^{22}$Mg waiting point relevant for x-ray burst nucleosynthesis via the $^{22}$Mg($α$,$p$)$^{25}$Al reaction	2022	H. Jayatissa M. L. Avila K.E. Rehm P. Mohr Z. Meisel J. Chen C. R. Hoffman Jiahao Liang C. Müller-Gatermann Daniel Ernani Martins Neto
+ PDF Chat	First Direct Measurement of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:mi>Mg</mml:mi></mml:mrow><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:mi>Al</mml:mi></mml:mrow><mml:mprescripts /><mml:none /><…	2020	J.S. Randhawa Y. Ayyad W. Mittig Z. Meisel T. Ahn Sérgio Luiz Cruz Aguilar H. Àlvarez‐Pol D. W. Bardayan D. Bazin S. Beceiro-Novo
+ PDF Chat	Impact of uncertainties in reaction<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow></mml:math>values on nucleosynthesis in type I x-ray bursts	2009	A. Parikh J. José C. Iliadis Fermín Moreno T. Rauscher
+ PDF Chat	Status of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi>Mg</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>24</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Si</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>28</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math> reaction rate at stellar temperatures	2020	P. Adsley A. M. Laird Z. Meisel
+ PDF Chat	Measurement of the<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mmultiscripts><mml:mi>Ne</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>18</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Na</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>21</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:math>Reaction Cross …	2012	P. Salter M. Aliotta T. Davinson H. Al Falou Anffany Chen B. Davids Benjamin J. Fulton N. Galinski Debra Howell G. Lotay
+ PDF Chat	<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>15</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Ne</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>19</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:math>Breakout Reaction and Impact on X-Ray Bursts	2007	Wanpeng Tan J. L. Fisker J. Görres M. Couder M. Wiescher
+ PDF Chat	Advancement of Photospheric Radius Expansion and Clocked Type-I X-Ray Burst Models with the New <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:mi>Mg</mml:mi></mml:mrow><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mrow><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:…	2021	Jun Hu H. Yamaguchi Y. H. Lam Alexander Heger D. Kahl Adam Michael Jacobs Zac Johnston Shutao Xu N. T. Zhang S. B.
+ PDF Chat	Evaluation of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">K</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>35</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Ca</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>36</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math> reaction rate using the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/…	2021	L. Lalanne O. Sorlin M. Assié F. Hammache N. de Séréville S. Koyama D. Suzuki F. Flavigny D. Beaumel Y. Blumenfeld
+ PDF Chat	Thermonuclear<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">Ti</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mrow><mml:mn>42</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts></mml:math>(<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow></mml:math>)<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">V</mml:mi><mml:…	2014	J. J. He A. Parikh B. A. Brown T. Rauscher S. Q. Hou Yuhao Zhang Xin‐Hui Zhou X. Xu
+ PDF Chat	Measurement of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>34</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>(</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>He</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>3</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Cl</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>36</mml:mn></mml:mmultiscripts></…	2020	T. Anderson Michael Skulski Lauren Callahan Adam M. Clark Austin Nelson P. Collon Greg Chmiel Tom Woodruff Marc W. Caffee
+ PDF Chat	Doppler broadening in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi>Mg</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>20</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>β</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>γ</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Ne</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>19</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math> decay	2019	Brent Glassman D. Pérez–Loureiro C. Wrede J. Allen D. W. Bardayan M. B. Bennett K. A. Chipps M. Febbraro M. Friedman C. Fry
+	Key $^{18}$Ne($\alpha$,$p$)$^{21}$Na breakout reaction in x-ray bursts: first experimental determination of spin-parities for $\alpha$ resonances in $^{22}$Mg via resonant elastic scattering of $^{21}$Na+$p$	2013	J. J. He L. Y. Zhang A. Parikh Shutao Xu Hitoshi Yamaguchi D. Kahl S. Kubono Jun Hu Peng-Xiong Ma S. Z. Chen
+ PDF Chat	Thermonuclear reaction rate of<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">Ne</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mrow><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">Na</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mrow><mml:mn>21</mml:mn></mml:mrow></mml:…	2014	P. Mohr R. Longland C. Iliadis
+ PDF Chat	High-precision mass measurement of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mmultiscripts><mml:mi>Si</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>24</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:math> and a refined determination of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:math> process at the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>…	2022	D. Puentes Z. Meisel G. Bollen Alec Hamaker Christoph Langer E. Leistenschneider Catherine Nicoloff W.-J. Ong Matthew Redshaw R. Ringle
+ PDF Chat	The Nuclear Reaction Waiting Points: <sup>22</sup> Mg, <sup>26</sup> Si, <sup>30</sup> S, and <sup>34</sup> Ar and Bolometrically Double-peaked Type I X-Ray Bursts	2004	J. L. Fisker F.‐K. Thielemann M. Wiescher
+ PDF Chat	First direct measurement of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>13</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>16</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math> reaction relevant for core-…	2022	H. Jayatissa M. L. Avila K.E. Rehm R. Talwar P. Mohr K. Auranen J. Chen D. Gorelov C. R. Hoffman Chunyan Jiang
+ PDF Chat	Re-measurement of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>33</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Cl</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>36</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math> cross section for early solar system nuclide enrichment	2017	T. Anderson Michael Skulski Adam M. Clark Austin Nelson K. Ostdiek P. Collon Greg Chmiel Tom Woodruff Marc W. Caffee
+ PDF Chat	<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" overflow="scroll"><mml:msup><mml:mi /><mml:mn>12</mml:mn></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:math>Reaction (<mml:math …	2020	J. Nattress F. Sutanto Peng Fang Y.-Z. Chen Alkaid Cheng K.-Y. Chu Ting-Shien Duh Hui‐Yu Tsai Ming‐Hsien Lin Igor Jovanovic
+ PDF Chat	Measurements of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi>Zr</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>96</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Mo</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>99</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math> cross section for astrophysics and applications	2022	G. Hamad K. Brandenburg Z. Meisel C. R. Brune D. E. Carter David C. Ingram Y. Jones-Alberty T. N. Massey M. Saxena D. Soltesz
+ PDF Chat	<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Li</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>6</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo> </mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Li</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>6</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo> </mml:mo><mml:mi>t</…	2021	S. Ota G. Christian W. N. Catford G. Lotay M. Pignatari U. Battino Eames Bennett Stefania Dede D. T. Doherty S. Hallam

Works That Cite This (0)

Action	Title	Year	Authors

Works Cited by This (26)

Action	Title	Year	Authors
+ PDF Chat	Reaction rates for the<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math>-process neutron source<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msup><mml:mrow /><mml:mn>22</mml:mn></mml:msup></mml:math>Ne<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mo>+</mml:mo></mml:math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mi>α</mml:mi></mml:math>	2012	R. Longland C. Iliadis Amanda I. Karakas
+ PDF Chat	Nuclear level density and the determination of thermonuclear rates for astrophysics	1997	T. Rauscher F.‐K. Thielemann Karl Kratz
+	X-ray binaries	2005	H. Schatz K. E. Rehm
+ PDF Chat	Further explorations of the<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>α</mml:mi></mml:math>-particle optical model potential at low energies for the mass range<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn>45</mml:mn></mml:mrow></mml:math>–209	2014	V. Avrigeanu M. Avrigeanu Cristian Mănăilescu
+ PDF Chat	Explosive Hydrogen Burning during Type I X‐Ray Bursts	2007	J. L. Fisker H. Schatz F.‐K. Thielemann
+ PDF Chat	DEPENDENCE OF X-RAY BURST MODELS ON NUCLEAR REACTION RATES	2016	Richard H. Cyburt A. M. Amthor Alexander Heger E. D. Johnson L. Keek Z. Meisel H. Schatz K. Smith
+ PDF Chat	Experimental study of the astrophysically important <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">Na</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>23</mml:mn></mml:mmultiscripts><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">Mg</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mn>26</mml:mn></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math> and <mml:…	2016	M. L. Avila K. E. Rehm S. Almaraz-Calderon A. D. Ayangeakaa C. Dickerson C. R. Hoffman C. L. Jiang B. P. Kay J. Lai O. Nusair
+ PDF Chat	Study of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si0020.gif" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" altimg="si0021.gif" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml…	2017	M. L. Avila K. E. Rehm S. Almaraz-Calderon A. D. Ayangeakaa C. Dickerson C. R. Hoffman C. L. Jiang B. P. Kay J. Lai O. Nusair
+ PDF Chat	Uncertainty of the astrophysical <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mrow><mml:mn>17</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>α</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mmultiscripts><mml:mi>Ne</mml:mi><mml:mprescripts /><mml:none /><mml:mrow><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn…	2017	P. Mohr
+ PDF Chat	The Nuclear Reaction Waiting Points: <sup>22</sup> Mg, <sup>26</sup> Si, <sup>30</sup> S, and <sup>34</sup> Ar and Bolometrically Double-peaked Type I X-Ray Bursts	2004	J. L. Fisker F.‐K. Thielemann M. Wiescher