Nukleosyntese

Nukleosyntese (fra latin  nucleus "kerne" og anden græsk σύνθεσις "forbindelse, sammensætning") er den naturlige proces med dannelse af kerner af kemiske grundstoffer tungere end brint . Nukleosyntese er ansvarlig for den observerede overflod af kemiske elementer og deres isotoper.

De tre hovedstadier af nukleosyntese omfatter primær nukleosyntese (som fandt sted i de indledende stadier af universets eksistens under Big Bang ), stjernenukleosyntese (under stille forbrænding og eksplosioner af stjerner ) samt nukleosyntese under påvirkning af kosmisk stråler .

Primær nukleosyntese

I processen med primær nukleosyntese dannes grundstoffer, der ikke er tungere end lithium , standardmodellen for Big Bang forudsiger følgende forhold mellem grundstoffer: 1 H  - 75%, 4 He  - 25%, D ( 2 H)  - 3⋅10 −5 , 3 He  - 2⋅10 − 5 , 7 Li  — 10 −9 , hvilket er i god overensstemmelse med de eksperimentelle data om bestemmelse af stofsammensætningen i objekter med en stor rødforskydning (fra linjerne i kvasarernes spektre ) [1] .

Den korte varighed af processen med primær nukleosyntese (adskillige minutter) og ustabiliteten af ​​kerner med massetal 5 og 8 ("huller" i massespektret af kerner) tillader ikke dannelsen af ​​tungere kerner, som først dukker op senere, i stjernernes nukleosyntese og under påvirkning af kosmiske stråler i spallationsreaktioner.

Stellar nukleosyntese

Nogle af de letteste kerner, udover primær nukleosyntese, dannes i stjerner. Den vigtigste energikilde for hovedsekvensstjerner er syntesen af ​​helium-4 fra brint i proton-proton-cyklussen og (for stjerner, der er tungere end Solen) i CNO-cyklussen . I proton-proton ( pp ) cyklussen dannes deuterium, helium-3 og lithium-7 som mellemprodukter.

Helium-4 dannes også under forbrændingen af ​​primært deuterium , hvilket kan forekomme selv hos brune dværge , hvor pp -processen stadig er umulig på grund af for lav temperatur og tryk i midten.

Syntesen af ​​tungere kerner forekommer også i stjerner. Kulstof-12 produceres i den tredobbelte heliumreaktion (inklusive dens eksplosive manifestation, kendt som en heliumflash , i kernerne af røde kæmper ):

Nogle andre lette kerner (op til og inklusive fluor 19 F) kan syntetiseres i det indre af stjerner med relativt lav masse i CNO-cyklussen.

Kerner op til jern 56 Fe (denne kerne har den maksimale bindingsenergi pr. nukleon) syntetiseres ved fusion af lettere kerner i det indre af massive stjerner. Afhængigt af forholdene er processer som forbrænding af kulstof (herunder sprængstof ), oxygen , neon , silicium , indfangning af alfapartikler med kerner ( alfaproces ) involveret her.

Syntesen af ​​tunge og supertunge kerner forløber ved langsom eller hurtig neutronfangst (se s-proces , r-proces ), sandsynligvis i præ-supernovaer og under supernovaeksplosioner . Dannelsen af ​​neutrondeficiente tunge kerner går gennem p-processen og rp-processen (langsom og hurtig protonfangning). Indfangningen af ​​neutroner og protoner ledsages af henholdsvis β − - og β + -henfald af de dannede kerner.

En eksperimentel bekræftelse af stjernens nukleosyntese er det lave indhold af tunge grundstoffer i gamle stjerner, der opstod i de tidlige stadier af universets udvikling fra stof, der blev dannet under primær nukleosyntese, og hvis kemiske sammensætning ikke blev ændret af stjernernes nukleosyntese.

Eksplosiv nukleosyntese

Opstår under supernovaeksplosioner og andre hurtige processer forbundet med tab af hydrostatisk ligevægt af en stjerne. Delvis ansvarlig for dannelsen af ​​grundstoffer fra kulstof til jern og nogle af de tungere [2] .

Nukleosyntese i kosmiske stråler

På grund af spaltningsreaktioner i kosmiske stråler opstår lettere kerner fra kulstof-, nitrogen- og oxygenkerner, "omgået" af processerne med primær og stjernenukleosyntese, især lithium-6, beryllium-9, bor-10 og bor-11 .

Se også

• Forekomsten af ​​kemiske grundstoffer

Noter

1. ↑ Postnov K. A. Forelæsninger om generel astrofysik for fysikere . Astronet . Hentet 1. oktober 2009. Arkiveret fra originalen 23. august 2011. (ubestemt)
2. ↑ Khokhlov A. M. Eksplosiv nukleosyntese // Physical Encyclopedia  : [i 5 bind] / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1: Aharonov - Bohm-effekt - Lange linjer. - S. 270-271. — 707 s. — 100.000 eksemplarer.

Litteratur

• Chechev V.P., Kramarovsky Ya.M. Nucleosynthesis // Physical Encyclopedia  : [i 5 bind] / Ch. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1992. - T. 3: Magnetoplasmic - Poyntings teorem. - S. 363-366. — 672 s. - 48.000 eksemplarer.  — ISBN 5-85270-019-3 .
• Ishkhanov B. S., Kapitonov I. M., Tutyn I. M. Nucleosynthesis in the Universe Arkivkopi af 27. december 2012 på Wayback Machine  - M .: Moscow University Publishing House.
• Clayton, D.D. Principper for stjerneudvikling og nukleosyntese  . — Genoptryk. - Chicago, USA: University of Chicago Press , 1983. - ISBN 978-0-226-10952-7 .
• Clayton, D.D. Håndbog om isotoper i kosmos. - Cambridge, Storbritannien: Cambridge University Press , 2003. - ISBN 978-0-521-82381-4 .
• Rolfs, C.E.; Rodney, W.S. Cauldrons in the Cosmos: Nuclear  Astrophysics . - Chicago, USA: University of Chicago Press , 2005. - ISBN 978-0-226-72457-7 .
• Iliadis, C. Stjerners kernefysik. - Weinheim, Tyskland: Wiley-VCH , 2007. - ISBN 978-3-527-40602-9 .

Links

• Hoyle, F. The Synthesis of the Elements from Hydrogen  // Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society  . - Oxford University Press , 1946. - Vol. 106 , nr. 5 . - s. 343-383 . - doi : 10.1093/mnras/106.5.343 . - .
• 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 . - .
• Burbidge, E.M.; Burbidge, G.R.; Fowler, W.A.; Hoyle, F. Synthesis of the Elements in Stars  // Anmeldelser af moderne fysik  . - 1957. - Bd. 29 , nr. 4 . - S. 547-650 . - doi : 10.1103/RevModPhys.29.547 . - .
• Meneguzzi, M.; Audouze, J.; Reeves, H. Produktionen af ​​elementerne Li, Be, B af galaktiske kosmiske stråler i rummet og dets forhold til stjerneobservationer  // Astronomy and Astrophysics  : journal  . - 1971. - Bd. 15 . - S. 337-359 . - .

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk norsk Stor russer jorden rundt Britannica (online) Universalis
I bibliografiske kataloger	GND : 4172156-1