Nucleosinteză - enciclopedia fizică
Nucleosinteză (nucleul din latină -. Nucleul grecesc și sinteză. - Compuși făcute) în natură - educația în reacțiile nucleare. având loc pe decembrie stadii de evoluție a materiei în univers, prevalența observată de elemente și izotopi acestora. N. Problema - este o problemă de origine chimică. elemente. AN poate fi împărțită în trei capitole. etapă: cosmologică. N. Sinteza nucleelor în stele și exploziile de stele, N. sub kosmich. raze.
Cosmologică. N. - o sinteză a nucleelor într-un stadiu incipient (înainte de formarea de stele) evoluția materiei din univers. Conform teoriei universului fierbinte. nuclee, mai complexe și mai grele decât protonul, a început să se formeze după 100 de secunde după începerea expansiunii, când substanța suficient fierbinte conținând protoni și neutroni în care temperatura T-D
10 9 K a început să curgă reacție de fuziune termonucleară dintre cele mai ușoare elemente - deuteriu, tritiu si heliu:
10 august K) au loc în mod eficient reacții de fuziune nucleară:
La mai mare rata pax (T
10 9 K) sunt posibile reacția de ardere a carbonului și oxigenului pentru a forma izotopilor de elemente de neon de siliciu. AN în lanț exploziv de reacții nucleare (Fig. 1), care apar la T
3 x 9-10 octombrie 10 K în condiții de termodinamică. echilibru (m. n. e -proces) conduce la formarea de fier și elementele sale adiacente în „vârf de fier“ (maximul pe curba nuclides prevalență în apropierea A = 56). Pentru început. jumătate din Fig. (Stânga) săgeată demonstrat transformările nucleare care apar ca rezultat al interacțiunii cu nuclee de raze gamma, neutroni, protoni și particule alfa (direcția săgeții corespunde deplasării nucleelor în diagrama ca urmare a acestor reacții). Săgețile cu simboluri e ,, mișcarea corespunzătoare în diagramă, ca rezultat, captura de electroni și dezintegrează e. Curbe arată calea ( „canale“) Reacții „ardere“ heliu (*) carbon și oxigen (12 C + 12 C, 12 C + 16 o, 16 o 10 o +) cu emisia unui proton (p), neutroni (n), deutronilor (d) și particule alfa ().
nucleu de fier Caracterizata energie per nucleon legare max, astfel încât formarea de elemente mai grele decât fierul explica procesele substanțial diferite de reacții de fuziune - procesele de captare a neutronilor. Există două tipuri de reacții de captură a neutronilor nuclee, la- apar în Astrophysical. obiecte: s-proces - o captură a neutronilor lent, cu o degradare nuclee instabile formate de rom, înainte de data viitoare să se alăture unei neutroni; Dl proces - rapid consecutiv. captarea cantitate mare de neutroni înaintau dezintegrarea beta .Puti captura neutronilor în aceste procese este prezentată în Fig. 2. lentă captura de neutroni se dezvoltă de-a lungul liniei de stabilitate nuclei (zona de pe diagrama Z - N. au ocupat nuclee stabile) la concentrații moderate de neutroni liberi (
De 10 iulie - august 10 cm -3). Poziția Track (track) s -proces depind de secțiuni transversale de captură a neutronilor la 30 energii keV și neutroni din proprietățile nucleare în stabilitatea benzii. Acest proces conduce la sinteza izotopilor plural. elemente grele de până la 209 Bi. DOS. s link în -proces lanț - urmat de captare a neutronilor degradare - bine simulat în experiment și majoritatea parametrilor nucleari necesari pentru calcularea s -proces, pot fi studiate în laborator. Condiții. Deosebit de important în acest sens la măsurarea secțiunilor transversale de captură a neutronilor de neutroni la energii care corespund cadrele înstelat rată (
30 keV). Disponibil experimental. date secheniyamv această regiune de energie confirma DOS. Concluzia teoriei lui -proces: nuclei Ieșiri în -proces lanțul stabilit pentru zone mici de schimbare a masei este invers proporțională Wed. neutronice secțiuni transversale de captare. Astrofizica. -proces Place (m. e. Astrofizică. subiecte sau zone din cadrul acestora, acolo unde este posibil proces) s trebuie să aibă rate roi T 10> 8 TO suficient pentru reacțiile nucleare eliberatoare neutroni Inducția
Oct. 15 - Oct. 16 cm -2 s -1 și o durată de iradiere
Martie 10 de ani. Ca surse de neutroni au fost propuse de reacție care apar în interiorul gigant roșu în timpul heliu de combustie și în contact cu hidrogen într-o regiune care conține heliu și carbon: bine posibil o captură de neutroni în impulsuri ce duce la formarea de nuclee grele în interiorul stelei datorită recurente Erupþii shell ei heliu , amestecarea hidrogen și carbon, și să asigure necesară pv înaltă rată. Acest mecanism creează o condiții de curgere în impulsuri ale procesului-s pentru o gamă largă de medii și mari stele ale maselor - la 3 la 10
Fast proces de captare a neutronilor, spre deosebire de -proces s se dezvolta in nucleele neutroni puternic îmbogățit (Fig. 2). Regulamentul r -proces pista depinde de rata de degradare a nucleelor și neutroni de energie de la început. condiții de proces (temp temperatură și măsurători de neutroni). R -proces pentru fluxul de neutroni necesare concentrații ridicate (mai mari de 10 18 cm -3) și o abundență suficient de mare de (pornire) nuclei „germen“. Astrofizica. plasa -protssssa r nu rămâne aflat până la sfârșitul anului, cu toate că există mai multe. modele de dezvoltare r -proces în decembrie fenomene stelare explozive. În clasic. proces plus g de tip se neutronilor până la până la echilibru este stabilit înainte și înapoi reacțiile La acest moment, degradare, a nucleare crește taxa de către unul și astfel reduce numărul de neutroni. Noul nucleu (Z + 1, N - 1, Z - numărul de protoni, N - numărul de neutroni din nucleu) poate capta din nou neutroni până când ajunge critice etc ... punct - t n .. așteptări punct de degradare. Miezul rezultat Concentratele neutroni cel puțin epuizarea fluxului de neutroni pentru a reveni treptat stabilitatea liniei de posledovat. Dezintegrări nucleare. Se crede că echilibrul r -proces pot apărea lângă silnoneytronizovannogo miezului supernova (vezi. Substanța Neutronization) .Cu toate discutat și colab., Proces de tip G, care se dezvoltă în exterior. coji de supernova, în timpul trecerii unui puternic val de șoc.
În acest model de întrebări controversate sunt originea suficient de mari fluxuri de neutroni și necesare pentru r-proces nuclee de semințe abundenta. proces G-flow conduce la formarea nuclid transactinium (232 Th, 238 U și colab.). De aceea, procesul de r cronologia trebuie să fie suficient de lung pentru a avea timp pentru a sintetiza aceste izotopii, și, în același timp, trebuie să se potrivească proceselor de sablare viteză în curs de dezvoltare pe parcursul mai multor. secunde. Rezultatele de calcul r -proces vitezele de formare a nucleelor pot da neposredstveno. Ca răspuns la fundamental problemele importante discutate mai mult de 25 de ani - dacă este posibil, în natura sintezei elementelor superheavy. Acest răspuns depinde în mare măsură de rezultatele studiului contribuției procesului de emisie de neutroni în descompunere beta (neutroni întârziate) și de separare care are loc imediat după degradare. Pentru nucleele neytronoobo-gaschonnyh din pista r -proces, astfel de procese sunt deosebit de importante.
Separarea N. nuclei în reacțiile de captură a neutronilor la s - r-procese și este opțională: este posibil ca captarea de neutroni în Astrophysical. obiecte reprezintă o combinație complexă a acestor procese. Cu toate acestea, această abordare poate explica DOS. caracteristici ale prevalenței observate de nuclizi pentru „vârf de fier.“ Vârfurile rasprostranonnoti când A = 90, 138, 208 corespunde la o creștere bruscă în procesul de circuit de ieșire magich nuclee s-stabile. numerele de neutroni respectiv N - 50, 82, 120. în mod similar, vârfurile prevalenței nuklpdov când A = 80, 130, 195 corespund ieșirilor mari în banda r proces neutroni nuklndov aceleași numere de neutroni N = 50, 82, 126 (Fig. 2).
Fig. 2. Modalități de captare de neutroni în S - și r -proces. r -proces calculat pentru temperaturile inițiale de 1,8 x 10 9 K și concentrația de neutroni de 10 28 cm -3. „Întârziere“ de neutroni în plus s s r -proces are loc atunci când numărul de neutroni și nucleele devin magice N (N = 50, 82, 126). Acest lucru corespunde cu ieșirile atunci când vârfurile izotopului numere de masă în diagrama de linii A. oblice. Liniile orizontale indică numerele magice ale protonilor verticale - numere magice de neutroni. Direcția de descompunere indicată de săgeți. Linie (n. F) corespunde nuclee care se confrunta cu neutroni aderare diviziune. Stabilitatea în decalajul banda asociată cu fisiune nucleară spontană. Împărțiți proces r se termină în nuclee cu Z100, dar exact limita r -proces necunoscut.
Mulți izotopi stabili de elemente grele, începând cu seleniu (.. 74 Se, 78 Kr, S4 Sr, etc.), sunt pe partea de căi și captura neutronilor nu poate fi format în s - și r -proces. Astfel de neutroni sărăcită nucleu cu prevalența referințelor scăzute primite. „Izolarea manuală“. Se presupune că, în creaturile lor de educație. reactii nucleare rol captare protoni (p), (p, n) în stelele și photodetachment neutroni reacție (, n), reacția unei interacțiuni slabe
și clivarea reacția menționată mai sus. Originea ocolită Miezurile nu a fost încă rezolvată în cele din urmă. Este posibil ca Ch. mecanismul de formare a acestora este asociată cu explozii super-nouă, într-o mare-ryh neutrino flux generat provocând transformări nucleare de tip v + (A. Z - 1) (A, Z) + e -.
Cele de mai sus subliniază N. Teoria poate fi considerată ca fiind construit. Teoria descrie cu succes Ch. mai ales în curba nuclides prevalență sistem Solpechnoy. Cu toate acestea, există în continuare numeroase nerezolvate. probleme legate de raportul dintre vârfurile rezultatelor observate anomalii conținutul nuclides și elemente din descomp. Astrofizica. obiecte, ambiguități în alegerea locului proceselor de fuziune nucleară astrofizice.
Lit:. Fauler U. A. experimentale si teoretice Astrofizică nucleare, căutarea originii elementelor per. din limba engleză. "Phys", 1985, vol. 145, p. 441; Nucleare Astrofizică, Princeton Univ. din limba engleză. M. 1986; Kramarovskiy Ya. M. Chechev VP Sinteza elementelor din Univers, M. 1987.
VP Chechev, Ya. M. Kramarovsky.