|
Процесс синтеза редких ядер во Вселенной
|
|
|
|
Новый процесс нуклеосинтеза, обозначенный как vr-процесс, был предложен учеными из GSI Helmholtzzentrum fur Schwerionenforschung, Технического университета Дармштадта и Института астрофизики Макса Планка. Он срабатывает, когда материал, богатый нейтронами, подвергается воздействию большого потока нейтрино. Теоретическое предложение, которое было недавно опубликовано в журнале Physical Review Letters, может стать решением давней проблемы, связанной с образованием группы редких изотопов, присутствующих в Солнечной системе, но происхождение которых все еще плохо изучено, - так называемых p-ядер. В результате термоядерного синтеза, происходящего в массивных звездах, образуются ядра вплоть до железа и никеля. Помимо них, большинство стабильных тяжелых ядер, таких как свинец и золото, образуются в результате медленных или быстрых процессов захвата нейтронов. Для получения остальных из них, которые не содержат нейтронов, были предложены различные процессы нуклеосинтеза. Однако по-прежнему остается сложной задачей объяснить большое содержание 92,94Mo, 96,98Ru и 92Nb в (ранней) Солнечной системе.
|
|
|
Vr-процесс позволяет одновременно производить все эти ядра, поскольку нейтрино катализируют серию реакций захвата. Вот как работает этот процесс: vr-процесс работает в богатых нейтронами потоках при астрофизических взрывах, которые первоначально, при высоких температурах, состоят из нейтронов и ядер, расположенных вокруг железа и никеля. При понижении температуры материала более тяжелые ядра образуются из более легких в результате последовательности процессов захвата нейтронов и слабого взаимодействия. Однако, в отличие от процесса быстрого захвата нейтронов, в котором слабыми реакциями являются бета-распады, в vr-процессе они являются реакциями поглощения нейтрино. Как только свободные нейтроны исчерпываются, дальнейшие реакции поглощения нейтрино превращают нейтроны, связанные в ядрах, в протоны, подталкивая образовавшиеся ядра к линии бета-стабильности и даже за ее пределы. Энергии нейтрино достаточно велики, чтобы возбуждать ядра до состояний, которые распадаются за счет испускания нейтронов, протонов и альфа-частиц. Испускаемые частицы захватываются тяжелыми ядрами.
|
|
|
|
Это запускает серию реакций захвата, катализируемых нейтрино, которые определяют конечное содержание элементов, образующихся в результате vr-процесса. Таким образом, нейтрино могут создавать ядра с дефицитом нейтронов, которые в противном случае были бы недоступны. "Наше открытие открывает новую возможность объяснить происхождение p-ядер с помощью реакций поглощения нейтрино в ядрах", - говорит Зевей Сюн, научный сотрудник отдела ядерной астрофизики и структуры GSI/FAIR и автор публикации. После определения серии реакций, которые запускают vr-процесс, остается определить тип звездного взрыва, при котором он происходит. В своей публикации авторы предположили, что vr-процесс работает в материале, который выбрасывается в среде с сильными магнитными полями, например, в магнитовращающихся сверхновых, коллапсарах или магнетарах. Это предположение побудило астрофизиков заняться поиском подходящих условий, и действительно, в первой публикации уже сообщалось, что магнитный выброс достигает необходимых условий. vr-процесс требует знаний о нейтринных реакциях и реакциях захвата нейтронов в ядрах, расположенных по обе стороны линии бета-стабильности. Измерение соответствующих реакций станет возможным благодаря уникальным возможностям накопительного кольца на установке GSI/FAIR.
|
|
|
|
Источник
|
