Eksplosiv nukleosyntese

Eksplosiv nukleosyntese  - nukleosyntese , der forekommer i stjerner , der har mistet hydrostatisk ligevægt : for eksempel under supernovaeksplosioner . Det menes, at i processerne med eksplosiv nukleosyntese, i det mindste delvist, dannes alle kemiske grundstoffer fra kulstof til jern , såvel som nogle grundstoffer tungere end jern [1] .

Massive stjerner kan, så længe de er i hydrostatisk ligevægt, syntetisere kulstof og tungere grundstoffer i deres kerne , op til jern efter masse. Langt de fleste kerner, der syntetiseres, har dog et lige ladningstal og et massetal , der er et multiplum af 4, da de alle er syntetiseret med deltagelse af kerner ( alfapartikler ) [2] .

Før udviklingen af ​​teorien om eksplosiv nukleosyntese blev oprindelsen af ​​kerner meget tungere end 56 Fe anset for uklar, da de i løbet af almindelige nukleare reaktioner har tid til at henfalde med frigivelse af energi. Men i virkeligheden er der energisk ugunstige kerner op til transuran. Kun en undersøgelse af stjernernes udvikling gav en forklaring på dette: under stjernernes kollaps , når en enorm mængde neutroner udsendes , opstår deres multiple indfangninger af relativt lette kerner i stjernens ekspanderende skal. Således dannes kerner med et overskud af neutroner, som derefter gennemgår beta-henfald med en stigning i kernens ordenstal . Udover processen med supernova- kollaps , menes det, at eksplosiv nukleosyntese også kan forekomme under sammensmeltningen af ​​neutronstjerner [3] .

På grund af den kendsgerning, at en betydelig mængde stof slynges ud i det interstellare medium under supernovaeksplosioner, er unge stjerner allerede dannet af stof, der er rigere på tunge grundstoffer, og som regel har de selv flere af dem [4] .

Opdagelseshistorie

I starten troede man, at tunge grundstoffer hovedsageligt blev dannet ved universets oprindelse, men i 1946 fremsatte Fred Hoyle den hypotese, at grundstoffer, der er tungere end helium, syntetiseres i kernerne af massive stjerner [5] . På det tidspunkt vidste man dog lidt om supernovaer, og Hoyle antog, at stof blev slynget ud i det interstellare medium på grund af stjernernes for hurtige rotation. I 1954 forbedrede Hoyle sin teori, og den gjorde det muligt at forklare, hvor stoffet fra kulstof til nikkel kom fra i sådanne mængder, som det er observeret. Hoyle beskrev reaktionerne mere detaljeret og forudsagde også, at under gravitationssammenbrud af massive stjerners kerner syntetiseres tungere grundstoffer der, som derefter slynges ud i rummet [6] .

I 1957 videreudviklede Marguerite Burbidge , Geoffrey Burbidge , William Fowler og Fred Hoyle denne teori og fik en ret præcis forklaring på antallet af forskellige kemiske grundstoffer i universet. Deres artikel blev meget citeret og er kendt i den engelsksprogede litteratur som "artikel B 2 FH", efter de første bogstaver i forfatternes efternavne [7] [8] .

I 1970 viste William Arnett og kolleger, at som et resultat af sammenbruddet af en kerne, stiger dens temperatur kraftigt, der opstår en chokbølge i den , og under sådanne forhold syntetiseres kerner med andre masse- og ladningstal meget mere effektivt [9 ] [10] .

Noter

  1. ↑ Eksplosiv nukleosyntese . Hentet 13. april 2020. Arkiveret fra originalen 18. juli 2020.
  2. ↑ Helium forbrænding. Røde kæmper. .
  3. ↑ Tunge grundstoffer kom ind i solsystemet fra neutronstjerner, der smeltede sammen 80 millioner år før deres dannelse • Science News . "Elementer" . Hentet 24. juni 2020. Arkiveret fra originalen 29. december 2020.
  4. ↑ Thielemann, Fr.-K.; Nomoto, K.; Hashimoto, M.-A. Core-Collapse Supernovae and Their Ejecta  //  The Astrophysical Journal  : tidsskrift. - IOP Publishing , 1996. - Vol. 460 . — S. 408 . - doi : 10.1086/176980 . - .
  5. ↑ Hoyle, F. Synthesis of the Elements from Hydrogen  // Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society  : tidsskrift  . - Oxford University Press , 1946. - Vol. 106 , nr. 5 . - s. 343-383 . - doi : 10.1093/mnras/106.5.343 . - .
  6. ↑ Hoyle, F. Om nukleare reaktioner, der forekommer i meget varme STJERNER. I. Syntesen af ​​grundstoffer fra kulstof til nikkel  (engelsk)  // The Astrophysical Journal  : tidsskrift. - IOP Publishing , 1954. - Vol. 1 . — S. 121 . - doi : 10.1086/190005 . - .
  7. ↑ B2FH papir : Burbidge, E. Margaret; Burbidge, G.R.; Fowler, William A.; Hoyle, F. (1957). Syntese af elementerne i stjerner. Anmeldelser af moderne fysik. 29(4): 547-650. Bibcode:1957RvMP…29..547B. doi:10.1103/RevModPhys.29.547
  8. ↑ Burbidge, E.M.; Burbidge, G.R.; Fowler, W.A.; Hoyle, F. Synthesis of the Elements in Stars  // Anmeldelser af moderne fysik  : tidsskrift  . - 1957. - Bd. 29 , nr. 4 . - S. 547-650 . - doi : 10.1103/RevModPhys.29.547 . - .
  9. ↑ Woosley, SE; Arnett, W.D.; Clayton, DD Den eksplosive forbrænding af ilt og silicium  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1973. - Vol. 26 . - S. 231-312 . - doi : 10.1086/190282 . - .
  10. ↑ Arnett, W.D.; Clayton, D.D. Explosive Nucleosynthesis in Stars   // Nature . - 1970. - Bd. 227 , nr. 5260 . - S. 780-784 . - doi : 10.1038/227780a0 . — . — PMID 16058157 .

Links