Ca nuclee formate

Lumea din jurul nostru este compus din diferite elemente chimice. format ca in mod natural varietatea elementelor chimice pe care le vedem? Fig. 12 prezintă cantitățile relative ale elementelor din lume, în meteoriți pe soare și stele.

Fig. 12. nuclides incidenta in raport cu siliciu ca funcție de numărul de masă (selectat astfel de unități în care prevalența de siliciu este 10 6)

Printre cele mai importante caracteristici ale prevalenței elemente sunt următoarele:

Substanța din univers constă în principal din hidrogen -

90% dintre toți atomii.

Ca prevalenta de heliu este al doilea ca mărime, reprezentând 10% din numărul de atomi de hidrogen.

Există un minim profund litiu, beriliu și bor corespunzător.

Imediat în spatele acestui minim adâncime ar trebui să fie maximă, datorită preponderenței crescut de carbon și oxigen.

Ca urmare a vârfului de oxigen este bruscă prevalența elementelor picătură până la scandiu (Z = 21, A = 45).

A existat o creștere bruscă a prevalenței elementelor în zona de fier ( „vârf de fier“).

După o »60 scădere a prevalenței este mai lin.

Există o diferență clară între elementele cu Z. chiar și ciudat în mod obișnuit, elementele chiar și-Z sunt mai frecvente.

Un număr de nuclee, așa-numitul nucleu ocolite. - 74 Se, 78 Kr, 92 Mo, 96 Ru, etc au prevalență două ordine de mărime mai mică decât miezul adiacente.

Pentru a explica formarea elementelor chimice în 1948 de către G. Gamow a fost prezentat teoria Big Bang-ului. Conform modelului sinteza Gamow a tuturor elementelor are loc în timpul Big Bang ca urmare a captării atomice neechilibru de neutroni de nuclee cu emisia de radiatii gamma si --decay β ulterior nuclee grele. Cu toate acestea, calculele detaliate au arătat că acest model nu poate explica formarea de elemente mai grele decât Li. La etapa inițială a evoluției universului, după aproximativ 100 de secunde după explozie, la o temperatură cuprinsă

Luna septembrie 10 K în reacțiile termonucleare formate numai nuclee atomice ușoare - izotopi de hidrogen si heliu.

3 A + n → 4 He + γ.

Conform formarea conceptelor moderne de nuclee mai grele în această etapă nu este posibil. nuclee mai grele au fost formate doar după miliarde de ani după Big Bang în procesul de evoluție stelare.
In 1939, Hans Bethe a fost considerat mai întâi de CNO ciclului ca modalitate de formare de heliu de hidrogen în stele. caracteristica CNO-ciclu este că, începând cu nucleul de carbon, se reduce la adăugarea succesivă de 4 protoni pentru a forma la capătul 4 He nucleus CNO-ciclu. Secvența de reacție, propusă inițial de Bethe și K.-F. Weizsacker. arată

12C + p → 13 N + γ
13 13 N → C + e + + νe
13 C + p → 14 N + γ
14 N + p → 15 O + γ
15 15 O → N + e + + νe
15 N + p → 12 C + 4 El.

12 C nucleu în această buclă joacă un rol catalizator în sinteza miezuri 4 He.
M. Berbidzh. G. Berbidzh. B. Fowler. F. Hoyle în 1957, a dat următoarea descriere a proceselor de bază ale evoluției stelare (figura 13), în care formarea de nuclee atomice.

Arderea hidrogenului în acest proces se formează 4 El nucleu.
Heliu de ardere. Reacția 4 He + 4 He + 4 He → 12 C + γ format de bază 12 C.
a-proces. Secvențiale de apucare a-particule formate miez 16 O, 20 Ne, 24 Mg, Si ... 28
e-proces. Când temperatura a ajuns la 5 x 10 9 K în stele în echilibru termodinamic se produce o mare varietate de reacții, având ca rezultat formarea de nuclee de până la Fe și Ni. Nuclee cu A

60 - nuclee mai strâns legate. Prin urmare, ele ajung în lanț de reacții de fuziune nucleară care implică eliberarea de energie.

s-proces. Nuclee mai grele Fe sunt formate în reacțiile de captură a neutronilor succesive. β ulterioare - degradare crește numărul de serie al nucleelor atomice rezultate. Intervalul de timp dintre neutroni succesive surprinde perioade mai lungi β - degradare.

r-proces. În cazul în care viteza de neutroni secvențiale de captare mult mai multă viteză
β - dezintegrarea unui nucleu atomic, atunci este timpul pentru a captura un număr mare de neutroni și numai atunci, ca rezultat al β cu lanț secvențiale - dezintegrări, este transformat într-un miez stabil. Se presupune, de obicei, că r-procese apar ca urmare a exploziilor supernovelor.

P-proces. Unele core-neutron stabil (miezuri ocolite așa-numitele) formate în reacții de proton reacții de captare (β -, n) reacții sau prin acțiunea unui neutrino.

X-proces. Mecanismul de formare a nucleelor ușoare Li, Be, B, la acel moment nu era cunoscut. Formată în stele, aceste miezuri au fost pe larg se deterioreze în reacțiile sub influența protoni. Astăzi se consideră că aceste nuclee sunt formate prin interacțiunea razelor cosmice cu praful cosmic. (Nuclee ușoare sunt de asemenea formate în etapa evoluție prestellar.)

Fig. 13. Principalele etape ale evoluției stelelor masive

Solar-neutrino

Bazat pe înțelegerea actuală a evoluției soarelui și compoziția materialului solare, se poate argumenta că

98% din energia solară este produsă prin arderea hidrogenului reacții în lanț. Pe baza energiei eliberate în aceste reacții nucleare, este posibil să se calculeze spectrul energetic al neutrinilor produse în soare. Randamentul primar este neutrinii datorită reacționând p + p → d + e + + νe. Majoritatea neutrinii are energie sub 1 MeV (vezi. Fig. 14). Acest mod substanțial în ceea ce privește detectarea neutrinilor.

Fig. 14. Spectrul calculat al neutrinilor solare. Se afișează praguri de detectare neutrino diverse metode.

In 1946 G. B. Pontekorvo a propus utilizarea pentru detectarea reacțiilor neutrinice (așa-numita „metodă de clor“):

νe 37 + Cl → e - + 37 Ar.

Izotopul 37 Ar, care rezultă din captarea neutrinilor este radioactiv și trece prin 37 Cl e - captarea ny-. Timp de înjumătățire 37 Ar este de 35 de zile. Prag detectare metoda clorului neutrini este 0,814 MeV, adică Metoda de clor nu înregistrează neutrino "protic", format în reacția p + p → D + E + + νe. dând de ieșire principal al neutrinilor solare. Detector de clor argon înregistrează în principal cele mai energetice neutrinii „bor“ produs în soare în reacție

Neutrinii sunt produse în această reacție este de numai 10 -4 neutrinilor solare, dar ele sunt foarte energici și pot înregistra detector de clor.
Pentru a detecta neutrinii solare în 1967 de către R. Davis a fost construit detector, care se bazează pe un rezervor umplut cu 380 mii. Litri tetraclorură de carbon (Fig. 15). Pentru a reduce radiația cosmică de fond, instalația a fost plasată într-un laborator subteran special proiectat la o adâncime de 1490 m.

Fig. 15. Neutrino Detector Davis

Ca rezultat al experimentelor, Davis au arătat că Soarele este într-adevăr o sursă de neutrini, și anume, Sun apar la reacția de fuziune nucleară de heliu din hidrogen. Cu toate acestea, fluxul de neutrini observat solare sa dovedit a fi de aproximativ 3 ori mai mică decât a prezis de modelul solar standard de. Măsurătorile efectuate pe alte detectoare, construite mai târziu, a confirmat acest rezultat. În particular detector galiu care are un prag inferior și este capabil să detecteze „protic“ neutrino format în reacție

a aratat, de asemenea, un deficit de neutrini solare. Rezultatele Davis a provocat un val de diferite explicații. De exemplu:

Precizia insuficientă a modelului solar standard, în special, nu este suficient de bună cunoaștere a conținutului de elemente și izotopi care fac parte din Soare, precum și temperatura din interiorul soarelui. Diferite modele de stări de materie solare duce la incertitudini considerabile în producția calculelor neutrinii (neutrino fluxul solar în diferite modele de la Sun sunt de acord într-un factor de doi).
Secțiunile transversale ale reacțiilor nucleare utilizate în calcule nu sunt bine cunoscute.
oscilațiile neutrinilor. neutrino electronic emise de Soare spre Pământ, se transformă în detectoare de clor și galiu miuonic și neutrinii tau nu sunt conectați. (Experiment Sudbury)
Posibila prezență a momentului magnetic al neutrinului

10 -11 μB (μB - Bohr magneton). Interacțiunea neutrino stânga-polarizat iese din miezul soarelui, cu câmpul magnetic al straturilor sale exterioare poate duce la transformarea unei părți a unui neutrini dreptaci care nu sunt înregistrate detectoare de clor și galiu.

Timp de 30 de ani, problema neutronilor solari a fost unul dintre misterele cele mai intriguyushih. La începutul secolului XXI a devenit clar că neutrinii oscileze.