Бумага B2FH - Википедия - B2FH paper

В B2Бумага FH[1] был ориентиром научная бумага о происхождении химических элементов. Статья называется «Синтез элементов в звездах», но стала известна как B.2FH от инициалов его авторов: Маргарет Бербидж, Джеффри Бербидж, Уильям А. Фаулер, и Фред Хойл. Написана в 1955–56 гг. Кембриджский университет и Калтех, затем опубликовано в Обзоры современной физики в 1957 г.

B2Статья FH рассмотрена звездный нуклеосинтез теории и подкрепил ее астрономическими и лабораторными данными. Он идентифицировал процессы нуклеосинтеза, которые ответственны за производство элементов тяжелее железа, и объяснил их относительное изобилие. Газета стала очень влиятельной в обоих астрономия и ядерная физика.

Нуклеосинтез до 1957 г.

До публикации B2Бумага FH, Георгий Гамов выступал за теорию Вселенной, в которой почти все химические элементы, или эквивалентно атомные ядра, были синтезированы в Большой взрыв. Теория Гамова (отличная от современной Нуклеосинтез Большого взрыва теория) означало бы, что изобилие химических элементов будет оставаться в основном статичным с течением времени. Ганс Бете и Чарльз Л. Кричфилд показал, что преобразование водород в гелий к термоядерная реакция может обеспечить энергию, необходимую для питания звезды, выводя Протонная протонная цепь (pp-цепочка) в 1938 году.[2] Карл фон Вайцзеккер[3] и Ганс Бете[4] независимо вывел Цикл CNO в 1938 и 1939 годах соответственно. Таким образом, Гамов и другие знали, что содержания водорода и гелия не были идеально статичными. По их мнению, в результате синтеза в звездах будет образовываться небольшое количество гелия, лишь незначительно увеличивая его содержание в результате Большого взрыва. Эта звездная ядерная энергетика не требовала существенных звездный нуклеосинтез. Элементы от углерода и выше оставались загадкой.

Фред Хойл предложил гипотезу происхождения тяжелых элементов. Начиная с статьи 1946 года и расширенной в 1954 году,[5] Хойл предположил, что все атомные ядра тяжелее литий были синтезированы в звезды. Обе теории согласились с тем, что некоторые легкие ядра (водород, гелий и небольшое количество лития) не образуются в звездах, что стало теперь принятой теорией Нуклеосинтез Большого взрыва из H, He и Li.

Физика в статье

B2Документ FH был якобы обзорная статья обобщая последние достижения в теории звездный нуклеосинтез.[6] Однако он вышел за рамки простого обзора работы Хойла, включив в него результаты наблюдений за содержанием элементов, опубликованные Бербиджами, и лабораторные эксперименты Фаулера по ядерным реакциям. Результатом стал синтез теории и наблюдений, который предоставил убедительные доказательства гипотезы Хойла.

Теория предсказывала, что содержание элементов будет развиваться в течение космологического времени, идея, которая проверяется астрономическая спектроскопия. Каждый элемент имеет характерный набор спектральные линии, так звездная спектроскопия может использоваться для определения состава атмосферы отдельных звезд. Наблюдения указывают на сильную отрицательная корреляция между исходным содержанием тяжелых элементов звезды (известным как металличность ) и его возраст. Звезды, образовавшиеся позднее, имеют более высокую металличность.

Ранняя Вселенная состояла только из легких элементов, образовавшихся во время Нуклеосинтез Большого взрыва. Звездная структура и Диаграмма Герцшпрунга – Рассела указывают на то, что продолжительность жизни звезды во многом зависит от ее начальной массы, причем самые массивные звезды очень недолговечны, а менее массивные звезды - дольше. B2В документе FH утверждается, что смерть звезды обогащает межзвездная среда с «тяжелыми элементами» (в данном случае все элементы тяжелее лития), из которых образуются более новые звезды.

B2В документе FH описаны ключевые аспекты ядерная физика и астрофизика участвует в том, как звезды производят эти тяжелые элементы. Внимательно изучив таблица нуклидов авторы определили различные звездные среды, которые могут производить наблюдаемые закономерности изотопного состава и ядерные процессы, которые должны нести за них ответственность. Авторы обращаются к процессам ядерной физики, ныне известным как р-процесс, r-процесс, и s-процесс, чтобы учесть элементы тяжелее утюг. Содержание этих тяжелых элементов и их изотопов примерно в 100 000 раз меньше, чем содержание основных элементов, что подтверждает гипотезу Хойла 1954 года о ядерном синтезе в горящих оболочках массивных звезд.[5]

B2Ф.Х. всесторонне обрисовал и проанализировал нуклеосинтез элементов тяжелее железа путем захвата в звездах свободных нейтронов. Он намного меньше продвинул понимание синтеза очень распространенных элементов от кремния до никеля. В документе не было процесс сжигания углерода, то процесс сжигания кислорода и процесс сжигания кремния, в каждый из которых входят элементы от магния до никеля. Хойл уже предположил, что нуклеосинтез сверхновой мог быть ответственным за это в своей статье 1954 года.[5] Дональд Д. Клейтон приписал меньшее количество цитаты к статье Хойла 1954 г. по сравнению с Б.2FH как сочетание факторов: трудность переваривания статьи Хойла 1954 года даже для его B2Соавторы Ф. Х. и вообще среди астрономов; Хойл описал свое ключевое уравнение только на словах[7] вместо того, чтобы писать это на видном месте в своей газете; и неполный обзор Хойла B2Черновик FH.[8]

Написание бумаги

Физик-ядерщик Калифорнийского технологического института Уильям Альфред Фаулер использовал его творческий отпуск посетить Хойла в Кембридже в 1954–55. Пара пригласила Маргарет Бербидж и Джеффри Бербидж чтобы присоединиться к ним в Кембридже, поскольку пара недавно опубликовала обширную работу о звездном изобилии, которая потребуется для проверки гипотезы Хойла. Квартет сотрудничал в нескольких проектах в Кембридже; Фаулер и Хойл начали работу над обзором, который впоследствии стал B2FH. Фаулер вернулся в Калифорнийский технологический институт с работой, далеко не завершенной, и призвал Бербиджей присоединиться к нему в Калифорнии. У обоих Бербиджей были временные должности, созданные для них в 1956 году в Калтехе Фаулером для этой цели.[нужна цитата ] Первый полный черновик был завершен Бербиджами в 1956 году в Калифорнийском технологическом институте после добавления обширных астрономических наблюдений и экспериментальных данных в поддержку теории. Маргарет Бербидж, газета первый автор, выполнила большую часть работы во время беременности.[9]

Некоторые предположили, что Фаулер был лидером группы, потому что написание и представление для публикации были сделаны в Калифорнийском технологическом институте в 1956 году, но Джеффри Бербидж заявил, что это заблуждение. Фаулер, хотя и был опытным физиком-ядерщиком, в 1955 году все еще изучал теорию Хойла и позже заявил, что Хойл был интеллектуальным лидером.[10] Бербиджи также изучили теорию Хойла в 1954–55 в Кембридже. «В группе не было лидера, - писал Дж. Бербидж в 2008 году, - мы все внесли существенный вклад».[11]

Признание

B2FH обратил внимание ученых на область ядерная астрофизика. Рассмотрев теорию звездного нуклеосинтеза и поддержав ее данными наблюдений, Б.2Ф. Х. утвердил эту теорию среди астрономов.

Фаулер был удостоен половины 1983 года. Нобелевская премия по физике, который иногда ошибочно утверждали, был за его вклад в B2FH. Нобелевский комитет заявил, что премия была вручена Фаулеру за десятилетия экспериментальной работы по скорости термоядерных реакций в ядрах звезд.[12] Вклад Фаулера в B2FH включил ядерную физику s-процесс и р-процесс. Немного[ВОЗ? ] утверждали, что Фред Хойл заслужил аналогичного признания за теоретические работы по этой теме и утверждает, что его неортодоксальные взгляды на Большой взрыв помешал ему получить долю Нобелевской премии.[13] Джеффри Бербидж написал в 2008 году: «Хойл должен был быть удостоен Нобелевской премии за эту и другие работы. На основании моей частной переписки я считаю, что главной причиной его исключения было то, что В. А. Фаулер считался лидером группы. "[11] Бербидж заявил, что это мнение не соответствует действительности, и указал на более ранние работы Хойла от 1946 года.[14] и 1954 г.[5] Бербидж сказал, что «работа Хойла была недооценена отчасти потому, что она была опубликована в астрофизическом журнале.[5] причем новый (по сути, самый первый том), а B2FH был опубликован в известном физическом журнале, Обзоры современной физики. Когда B2FH был впервые написан, препринты были широко распространены в ядерная физика сообщество. Вилли Фаулер был очень известен как лидер в этом сообществе, и Калифорнийский технологический институт у него уже было новостное бюро, которое знало, как распространять информацию ».

В 2007 году конференция проходила в Калифорнийском технологическом институте в г. Пасадена, Калифорния в ознаменование 50-летия публикации B2FH,[15] где Джеффри Бербидж представил замечания по поводу написания B2FH.

Смотрите также

дальнейшее чтение

  • Бербидж, Э. Маргарет; Burbidge, G.R .; Фаулер, Уильям А .; Хойл, Ф. (1957). «Синтез элементов в звездах». Обзоры современной физики. 29 (4): 547–650. Bibcode:1957РвМП ... 29..547Б. Дои:10.1103 / RevModPhys.29.547.

Рекомендации

  1. ^ Э. М. Бербидж; Г. Р. Бербидж; У. А. Фаулер; Ф. Хойл (1957). «Синтез элементов в звездах» (PDF). Обзоры современной физики. 29 (4): 547. Bibcode:1957РвМП ... 29..547Б. Дои:10.1103 / RevModPhys.29.547.
  2. ^ Х. А. Бете; К. Л. Кричфилд (1938). «Образование дейтронов комбинацией протонов». Физический обзор. 54 (4): 248. Bibcode:1938ПхРв ... 54..248Б. Дои:10.1103 / PhysRev.54.248.
  3. ^ К. Ф. фон Вайцзеккер (1938). "Über Elementumwandlungen in Innern der Sterne II". Physikalische Zeitschrift. 39: 633.
  4. ^ Х. А. Бете (1939). «Производство энергии в звездах». Физический обзор. 55 (5): 434. Bibcode:1939ПхРв ... 55..434Б. Дои:10.1103 / PhysRev.55.434.
  5. ^ а б c d е Ф. Хойл (1954). «О ядерных реакциях, происходящих в очень горячих звездах. I. Синтез элементов от углерода до никеля». Приложение к астрофизическому журналу. 1: 121. Bibcode:1954ApJS .... 1..121H. Дои:10.1086/190005.
  6. ^ Г. Валлерстайн; и другие. (1997). «Синтез элементов в звездах: сорок лет прогресса» (PDF). Обзоры современной физики. 69 (4): 995–1084. Bibcode:1997RvMP ... 69..995Вт. Дои:10.1103 / RevModPhys.69.995. HDL:2152/61093. Архивировано из оригинал (PDF) 9 сентября 2011 г.
  7. ^ Дональд Д. Клейтон (2007). «Уравнение Хойла». Наука. 318 (5858): 1876–1877. Дои:10.1126 / science.1151167. PMID  18096793. S2CID  118423007.
  8. ^ Сноску 1 в Дональд Д. Клейтон (2008). «Фред Хойл, первичный нуклеосинтез и радиоактивность». Новые обзоры астрономии. 32: 360–363.
  9. ^ Скусе, Бен (6 апреля 2020 г.). "День памяти астронома Маргарет Бербидж, 1919–2020 гг.". Небо и телескоп. Получено 6 апреля 2020.
  10. ^ "Уильям А. Фаулер - Нобелевская лекция: экспериментальная и теоретическая ядерная астрофизика; поиски происхождения элементов". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Интернет. 29 марта 2018. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1983/fowler-lecture.html (см. биографию)
  11. ^ а б Дж. Бербидж (2008). "Роль Хойла в B2FH ». Наука. 319 (5869): 1484. Дои:10.1126 / science.319.5869.1484b. PMID  18339922.
  12. ^ "Уильям А. Фаулер - Факты". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Интернет. 28 марта 2018. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1983/fowler-facts.html "Уильям А. Фаулер - Нобелевская лекция: экспериментальная и теоретическая ядерная астрофизика; поиски происхождения элементов". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Интернет. 29 марта 2018. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1983/fowler-lecture.html
  13. ^ Р. Маккай (2 октября 2010 г.). «Фред Хойл: ученый, чья грубость стоила ему Нобелевской премии». Хранитель. Получено 3 марта 2013.
  14. ^ Ф. Хойл (1946). «Синтез элементов из водорода» (PDF). Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 106 (5): 343. Bibcode:1946МНРАС.106..343Х. Дои:10.1093 / мнрас / 106.5.343.
  15. ^ «Ядерная астрофизика: 1957–2007 - после первых 50 лет». Калифорнийский технологический институт. Июль 2007 г. Архивировано с оригинал на 2011-05-07. Получено 2011-04-14.