Нуклеосинтез - Nucleosynthesis

«Нуклеогенез» перенаправляется сюда. Песню Вангелиса см. Альбедо 0,39.

Нуклеосинтез это процесс, который создает новые атомные ядра из ранее существовавших нуклоны (протоны и нейтроны) и ядра. Согласно современным теориям, первые ядра образовались через несколько минут после Большой взрыв, посредством ядерных реакций в процессе, называемом Нуклеосинтез Большого взрыва. Примерно через 20 минут Вселенная расширилась и остыла до точки, в которой эти столкновения высоких энергий между нуклонами закончились, поэтому происходили только самые быстрые и простые реакции, в результате чего наша Вселенная содержала около 75% водород, 24% гелий по массе. Остальное - это следы других элементов, таких как литий и водород изотоп дейтерий. Нуклеосинтез в звездах и их взрывы позже произвели множество элементов и изотопов, которые мы имеем сегодня, в процессе, называемом космической химической эволюцией. Суммы общей массы элементов тяжелее водорода и гелия (называемых астрофизиками «металлами») остаются небольшими (несколько процентов), так что Вселенная все еще имеет примерно такой же состав.

Звезды предохранитель легкие элементы на более тяжелые в их ядра, выделяя энергию в процессе, известном как звездный нуклеосинтез. В реакциях ядерного синтеза образуются многие легкие элементы, вплоть до утюг и никель в самых массивных звездах. Продукты звездного нуклеосинтеза в основном остаются захваченными в звездных ядрах и остатках, за исключением случаев, когда они выбрасываются звездным ветром и взрывами. Реакции нейтронного захвата r-процесса и s-процесс создавать более тяжелые элементы, начиная от железа вверх.

Нуклеосинтез сверхновой внутри взрывающихся звезд в значительной степени отвечает за элементы между кислород и рубидий: от выброса элементов, образующихся при звездном нуклеосинтезе; посредством взрывного нуклеосинтеза во время взрыва сверхновой; и из r-процесс (поглощение множества нейтронов) во время взрыва.

Слияния нейтронных звезд являются недавно обнаруженным потенциальным источником элементов, производимых в r-процесс. Когда две нейтронные звезды сталкиваются, может быть выброшено значительное количество нейтронно-богатой материи, включая вновь образованные ядра.

Расщепление космических лучей это процесс, в котором космические лучи ударить по ядрам межзвездной среды и фрагментировать более крупные атомные ядра. Это важный источник более легких ядер, особенно 3Он, 9Быть и 10,11B, которые не созданы звездным нуклеосинтезом.

Бомбардировка космическими лучами материала солнечной системы, обнаруженного на Земле (включая метеориты), также способствует присутствию на Земле космогенные нуклиды. На Земле не производятся новые ядра, за исключением ядерных лабораторий, которые воспроизводят вышеуказанные ядерные реакции с пучками частиц. Естественная радиоактивность радиогенез (распад) долгоживущих, тяжелых, первичных радионуклидов, таких как уран и торий, является единственным исключением, приводящим к увеличению дочерних ядер таких естественных распадов.

Лента новостей

Периодическая таблица, показывающая предполагаемое в настоящее время происхождение каждого элемента. Элементы от углерода до серы могут образовываться в звездах любой массы в результате реакций слияния заряженных частиц. Элементы группы железа возникают в основном из процесса ядерно-статистического равновесия при взрывах термоядерных сверхновых. Элементы помимо железа образуются в звездах большой массы с медленным захватом нейтронов (s-процесс ), и быстрым захватом нейтронов в r-процесс, происхождение которых обсуждается среди редких вариантов сверхновых и столкновений компактных звезд. Обратите внимание, что этот рисунок представляет собой упрощение первого порядка активной области исследования со многими открытыми вопросами.

Считается, что сами изначальные нуклоны образовались из кварк-глюонная плазма в течение Большой взрыв когда она остыла ниже двух триллионов градусов. Через несколько минут, начиная только с протоны и нейтроны, ядра до литий и бериллий (оба с массовым числом 7) образовались, но вряд ли какие-либо другие элементы. Немного бор могли быть сформированы в это время, но процесс остановился до того, как углерод мог образоваться, так как для этого элемента требуется гораздо более высокое произведение плотности гелия и времени, чем в короткий период нуклеосинтеза Большого взрыва. Этот процесс синтеза по существу прекратился примерно через 20 минут из-за падений температуры и плотности по мере того, как Вселенная продолжала расширяться. Этот первый процесс, Нуклеосинтез Большого взрыва, был первым типом нуклеогенеза, который произошел во Вселенной, создав так называемый первоэлементы.

Звезда, образовавшаяся в ранней Вселенной, производит более тяжелые элементы, объединяя свои более легкие ядра - водород, гелий, литий, бериллий, и бор - которые были обнаружены в исходном составе межзвездной среды и, следовательно, звезды. Таким образом, межзвездный газ содержит уменьшающееся содержание этих легких элементов, которые присутствуют только в результате их нуклеосинтеза во время Большого взрыва, а также расщепление космических лучей. Поэтому считается, что эти более легкие элементы в нынешней Вселенной образовались в течение миллиардов лет. космический луч (в основном протоны высоких энергий) опосредуют распад более тяжелых элементов в межзвездном газе и пыли. Фрагменты этих столкновений космических лучей включают гелий-3 и стабильные изотопы легких элементов лития, бериллия и бора. Углерод не был получен во время Большого взрыва, но был произведен позже в более крупных звездах с помощью тройной альфа-процесс.

Последующий нуклеосинтез более тяжелых элементов (Z ≥ 6, углерод и более тяжелые элементы) требует экстремальных температур и давлений в пределах звезды и сверхновые. Эти процессы начались, когда водород и гелий из Большого взрыва коллапсировали в первые звезды примерно через 500 миллионов лет. С того времени в галактиках постоянно происходит звездообразование. Все разнообразие элементов и изотопов, обнаруженных в сегодняшней Вселенной, было создано Нуклеосинтез Большого взрыва, звездный нуклеосинтез, нуклеосинтез сверхновой и путем нуклеосинтеза в экзотических событиях, таких как столкновения нейтронных звезд. На Земле смешивание и испарение изменили этот состав до того, что называется естественным земным составом. Более тяжелые элементы, произведенные после Большого взрыва в атомные номера от Z = 6 (углерод ) к Z = 94 (плутоний ). Синтез этих элементов происходил посредством ядерных реакций, включающих сильные и слабые взаимодействия между ядрами, и названный термоядерная реакция (включая оба стремительный и медленный множественный захват нейтронов), а также включают ядерное деление и радиоактивные распады, такие как бета-распад. Стабильность ядер атомов разного размера и состава (то есть числа нейтронов и протонов) играет важную роль в возможных реакциях между ядрами. Поэтому космический нуклеосинтез изучается среди исследователей астрофизики и ядерной физики ("ядерная астрофизика ").

История теории нуклеосинтеза

Первые идеи о нуклеосинтезе заключались просто в том, что химические элементы были созданы в начале Вселенной, но не удалось найти рационального физического сценария для этого. Постепенно стало ясно, что водорода и гелия гораздо больше, чем каких-либо других элементов. Все остальные составляют менее 2% массы Солнечной системы, а также других звездных систем. В то же время было ясно, что кислород и углерод являются следующими двумя наиболее распространенными элементами, а также что существует общая тенденция к высокому содержанию легких элементов, особенно тех, изотопы которых состоят из целого числа ядер гелия-4 (альфа-нуклиды ).

Артур Стэнли Эддингтон Впервые было предложено в 1920 году, что звезды получают свою энергию путем плавления водорода в гелий, и повысил вероятность того, что более тяжелые элементы также могут образовываться в звездах.[1][2] Эта идея не была общепринятой, так как не был понят ядерный механизм. В годы, непосредственно предшествующие Второй мировой войне, Ганс Бете впервые выяснил те ядерные механизмы, с помощью которых водород превращается в гелий.

Фред Хойл Оригинальные работы по нуклеосинтезу более тяжелых элементов в звездах произошли сразу после Второй мировой войны.[3] Его работа объясняла производство всех более тяжелых элементов, начиная с водорода. Хойл предположил, что водород постоянно создается во Вселенной из вакуума и энергии, без необходимости в универсальном начале.

Работа Хойла объяснила, как содержание элементов увеличивается со временем по мере старения галактики. Впоследствии картина Хойла была расширена в 1960-х за счет взносов Уильям А. Фаулер, Аластер Г. В. Кэмерон, и Дональд Д. Клейтон, а затем многие другие. В оригинальная обзорная статья 1957 г. от Э. М. Бербидж, Г. Р. Бербидж, Фаулер и Хойл[4] это хорошо известное резюме состояния поля в 1957 году. В этой статье определены новые процессы превращения одного тяжелого ядра в другие в пределах звезд, процессы, которые могут быть задокументированы астрономами.

Сам Большой взрыв был предложен в 1931 году, задолго до этого периода, Жорж Лемэтр, бельгийский физик, который предположил, что очевидное расширение Вселенной во времени требует, чтобы Вселенная, если ее сжать назад во времени, продолжала бы это делать до тех пор, пока не перестанет сокращаться. Это привело бы всю массу Вселенной к одной точке, «первобытному атому», в состояние, до которого не существовало времени и пространства. Считается, что Хойл ввел термин «Большой взрыв» во время радиопередачи BBC в 1949 году, заявив, что теория Лемэтра «основана на гипотезе о том, что вся материя во Вселенной была создана в результате одного большого взрыва в определенное время в далеком прошлом. " Обычно сообщается, что Хойл имел в виду, что это уничижительно, но Хойл прямо отрицал это и сказал, что это просто поразительное изображение, призванное подчеркнуть разницу между двумя моделями. Модель Лемэтра была необходима для объяснения существования дейтерия и нуклидов между гелием и углеродом, а также принципиально большого количества гелия, присутствующего не только в звездах, но и в межзвездном пространстве. Так получилось, что для объяснения распространенности элементов во Вселенной потребуются модели нуклеосинтеза Лемэтра и Хойла.

Цель теории нуклеосинтеза - объяснить сильно различающиеся содержания химических элементов и их нескольких изотопов с точки зрения естественных процессов. Первичным стимулом к ​​развитию этой теории была форма графика зависимости содержания элементов от атомного номера. При нанесении на график в зависимости от атомного номера эта численность имеет зубчатую зубчатую структуру, которая может меняться до десяти миллионов раз. Очень влиятельным стимулом для исследований нуклеосинтеза стала таблица численности, созданная Ханс Зюсс и Гарольд Юри это было основано на нефракционированном содержании нелетучих элементов, обнаруженных в неэволюционировавших метеоритах.[5] Такой график численности отображается в логарифмической шкале ниже, где резко изрезанная структура визуально подавляется множеством степеней десяти, охватываемых вертикальной шкалой этого графика.

Изобилие химических элементов в Солнечной системе. Водород и гелий являются наиболее распространенными, остаточными в парадигме Большого взрыва.[6] Следующие три элемента (Li, Be, B) встречаются редко, потому что они плохо синтезируются в результате Большого взрыва, а также в звездах. Двумя общими тенденциями в отношении оставшихся элементов, образованных звездами, являются: (1) изменение содержания элементов в зависимости от того, имеют ли они четные или нечетные атомные номера, и (2) общее уменьшение содержания по мере того, как элементы становятся тяжелее. Внутри этого тренда находится пик содержания железа и никеля, который особенно виден на логарифмическом графике, охватывающем меньшее количество степеней десяти, скажем, между logA = 2 (A = 100) и logA = 6 (A = 1000000).

Процессы

Есть ряд астрофизический процессы, которые считаются ответственными за нуклеосинтез. Большинство из них происходит внутри звезд, и цепочка этих термоядерная реакция процессы известны как сжигание водорода (через протон-протонная цепь или Цикл CNO ), горение гелия, сжигание углерода, неоновое горение, сжигание кислорода и сжигание кремния. Эти процессы могут создавать элементы, вплоть до железа и никеля. Это область нуклеосинтеза, в которой изотопы с наибольшим энергия связи на нуклон. Более тяжелые элементы могут быть собраны внутри звезд с помощью процесса захвата нейтронов, известного как s-процесс или во взрывоопасных средах, таких как сверхновые и нейтронные звезды слияния, рядом других процессов. Некоторые из этих других включают r-процесс, который связан с быстрым захватом нейтронов, rp-процесс, а р-процесс (иногда известный как гамма-процесс), в результате фотодезинтеграция существующих ядер.

Основные типы

Нуклеосинтез Большого взрыва

Основная статья: Нуклеосинтез Большого взрыва

Нуклеосинтез Большого взрыва[7] произошел в течение первых трех минут зарождения Вселенной и отвечает за большую часть обилия 1H (протий ), 2H (D, дейтерий ), 3Он (гелий-3 ), и 4Он (гелий-4 ). Несмотря на то что 4Он продолжает производиться с помощью звездного синтеза и альфа-распад и следовые количества 1H по-прежнему производится раскол и некоторые типы радиоактивного распада, большая часть массы изотопов во Вселенной, как полагают, была произведена в Большой взрыв. Ядра этих элементов вместе с некоторыми 7Ли и 7Считается, что Be образовались между 100 и 300 секундами после Большого взрыва, когда первобытные кварк-глюонная плазма замерз, чтобы сформироваться протоны и нейтроны. Из-за очень короткого периода, в течение которого происходил нуклеосинтез до того, как он был остановлен расширением и охлаждением (около 20 минут), нет элементов тяжелее бериллий (или возможно бор ) могли быть сформированы. Элементы, образовавшиеся в это время, находились в состоянии плазмы и не охлаждались до состояния нейтральных атомов гораздо позже.[нужна цитата ]

Основные ядерные реакции, ответственные за относительное изобилие света атомные ядра наблюдается по всей вселенной.

Звездный нуклеосинтез

Основные статьи: Звездный нуклеосинтез, Протон-протонная цепь, Тройной альфа-процесс, Цикл CNO, s-процесс, р-процесс, и фотодезинтеграция

Звездный нуклеосинтез - это ядерный процесс, при котором образуются новые ядра. Встречается у звезд во время звездная эволюция. Он отвечает за галактическое изобилие элементов из углерод к утюг. Звезды - это термоядерные печи, в которых H и He сливаются в более тяжелые ядра под действием все более высоких температур по мере изменения состава ядра.[8] Особое значение имеет углерод, поскольку его образование из гелия является узким местом всего процесса. Углерод производится тройной альфа-процесс во всех звездах. Углерод также является основным элементом, который вызывает выделение свободных нейтронов в звездах, вызывая s-процесс, в котором медленное поглощение нейтронов превращает железо в элементы тяжелее железа и никеля.[9][10]

Продукты звездного нуклеосинтеза обычно рассеиваются в межзвездном газе в результате эпизодов потери массы и звездных ветров малых масс. События массовых потерь можно увидеть сегодня в планетарные туманности фаза эволюции маломассивных звезд и взрывное окончание звезд, называемое сверхновые из тех, масса которых более чем в восемь раз превышает массу Солнца.

Первым прямым доказательством того, что нуклеосинтез происходит в звездах, было астрономическое наблюдение, что межзвездный газ со временем обогатился тяжелыми элементами. В результате звезды, которые родились из него в конце галактики, сформировались с гораздо более высоким начальным содержанием тяжелых элементов, чем те, которые сформировались раньше. Обнаружение технеций в атмосфере красный гигант звезда 1952 года,[11] спектроскопия, предоставила первое свидетельство ядерной активности внутри звезд. Потому что технеций радиоактивен, его период полураспада намного меньше возраста звезды, его изобилие должно отражать его недавнее создание внутри этой звезды. Столь же убедительным доказательством звездного происхождения тяжелых элементов является большой избыток определенных стабильных элементов, обнаруженных в звездных атмосферах асимптотическая ветвь гигантов звезды. Наблюдение содержания бария примерно в 20–50 раз больше, чем у неэволюционировавших звезд, свидетельствует о действии s-процесс внутри таких звезд. Многие современные доказательства звездного нуклеосинтеза предоставлены изотопический композиции из звездная пыль, твердые зерна, которые конденсировались из газов отдельных звезд и которые были извлечены из метеоритов. Звездная пыль - один из компонентов космическая пыль и часто называют пресолнечные зерна. Измеренные изотопные составы в зернах звездной пыли демонстрируют многие аспекты нуклеосинтеза в звездах, из которых частицы конденсировались во время эпизодов потери массы звезды в позднем возрасте.[12]

Взрывной нуклеосинтез

Основные статьи: r-процесс, rp-процесс, и Нуклеосинтез сверхновой

Нуклеосинтез сверхновой происходит в энергетической среде сверхновых, в которых элементы между кремнием и никелем синтезируются в квазиравновесном состоянии.[13] устанавливается во время быстрого синтеза, который присоединяется путем возвратно-поступательных сбалансированных ядерных реакций к 28Si. Квазиравновесие можно представить как почти равновесие кроме большого обилия 28Ядра Si в лихорадочно горящей смеси. Эта концепция[10] было самым важным открытием в теории нуклеосинтеза элементов промежуточной массы со времени работы Хойла 1954 года, поскольку оно обеспечило всеобъемлющее понимание большого количества и химически важных элементов между кремнием (А = 28) и никель (А = 60). Он заменил неверный, хотя и часто цитируемый альфа-процесс из B2Бумага FH, что непреднамеренно заслонило теорию Хойла 1954 года.[14] Могут происходить дальнейшие процессы нуклеосинтеза, в частности r-процесс (быстрый процесс), описываемый B2В статье FH, впервые рассчитанной Сигером, Фаулером и Клейтоном,[15] в котором наиболее богатые нейтронами изотопы элементов тяжелее никеля образуются путем быстрого поглощения свободных нейтроны. Создание свободных нейтронов захват электронов во время быстрого сжатия ядра сверхновой вместе со сборкой некоторых богатых нейтронами зародышевых ядер делает r-процесс первичный процесс, и то, что может произойти даже в звезде из чистых H и He. Это в отличие от B2FH обозначение процесса как вторичный процесс. Этот многообещающий сценарий, хотя в целом поддерживается экспертами по сверхновым, еще не достиг удовлетворительных расчетов содержания r-процессов. Первичный r-процесс был подтвержден астрономами, наблюдавшими старые звезды, рожденные, когда галактические металличность были все еще малы, но все же содержали свой набор ядер r-процесса; тем самым демонстрируя, что металличность является продуктом внутреннего процесса. R-процесс отвечает за нашу естественную когорту радиоактивных элементов, таких как уран и торий, а также за самые богатые нейтронами изотопы каждого тяжелого элемента.

В rp-процесс (быстрый протон) предполагает быстрое поглощение свободных протоны так же как нейтроны, но его роль и его существование менее определенны.

Взрывной нуклеосинтез происходит слишком быстро, чтобы радиоактивный распад уменьшал количество нейтронов, так что многие изотопы с равным и четным числом протонов и нейтронов синтезируются с помощью квазиравновесного процесса кремния.[13] Во время этого процесса горение кислорода и кремния сплавляет ядра, которые сами имеют равное количество протонов и нейтронов, с образованием нуклидов, которые состоят из целого числа ядер гелия, до 15 (представляющих 60Ni). Такие нуклиды с множеством альфа-частиц полностью стабильны до 40Са (состоящий из 10 ядер гелия), но более тяжелые ядра с равным и четным числом протонов и нейтронов прочно связаны, но нестабильны. Квазиравновесие производит радиоактивные изобары 44Ti, 48Cr, 52Fe и 56Ni, который (кроме 44Ti) создаются в изобилии, но после взрыва распадаются и оставляют наиболее стабильный изотоп соответствующего элемента с тем же атомным весом. Самыми распространенными и существующими изотопами элементов, полученных таким образом, являются 48Ti, 52Cr и 56Fe. Эти распады сопровождаются испусканием гамма-лучей (излучения ядра), которые спектроскопические линии может быть использован для идентификации изотопа, образовавшегося в результате распада. Обнаружение этих эмиссионных линий было важным ранним продуктом гамма-астрономии.[16]

Наиболее убедительное доказательство взрывного нуклеосинтеза в сверхновых произошло в 1987 году, когда были обнаружены линии гамма-излучения, выходящие из сверхновая 1987A. Определение линий гамма-излучения 56Co и 57Ядра Co, период полураспада которых ограничивает их возраст примерно до года, доказали, что их создали их радиоактивные кобальтовые родители. Это наблюдение ядерной астрономии было предсказано в 1969 году.[16] как способ подтвердить взрывной нуклеосинтез элементов, и это предсказание сыграло важную роль в планировании НАСА Комптоновская гамма-обсерватория.

Другие доказательства взрывного нуклеосинтеза обнаруживаются в зернах звездной пыли, которые конденсировались внутри сверхновых по мере их расширения и охлаждения. Зерна звездной пыли являются одним из компонентов космическая пыль. В частности, радиоактивные 44Было установлено, что Ti в большом количестве содержится в зернах сверхновой звездной пыли в то время, когда они конденсировались во время расширения сверхновой.[12] Это подтвердило предсказание 1975 г. об идентификации сверхновой звездной пыли (SUNOCON), которое стало частью пантеона пресолнечные зерна. Другие необычные соотношения изотопов в этих зернах раскрывают многие специфические аспекты взрывного нуклеосинтеза.

Коллизия нейтронной звезды

Столкновения нейтронных звезд в настоящее время считаются основным источником r-процесс элементы.[17] Будучи по определению богатыми нейтронами, столкновения этого типа подозревались в качестве источника таких элементов, но окончательные доказательства получить было трудно. В 2017 г. появились убедительные доказательства того, что LIGO, ДЕВА, то Космический гамма-телескоп Ферми и ИНТЕГРАЛ вместе со многими обсерваториями по всему миру обнаружил как гравитационная волна и электромагнитные признаки вероятного столкновения нейтронной звезды, GW170817, и впоследствии обнаружил сигналы множества тяжелых элементов, таких как золото, как выброшенные дегенеративная материя разлагается и остывает.[18]

Нуклеосинтез аккреционного диска черной дыры

Нуклеосинтез может происходить в аккреционные диски из черные дыры.[19][20][21][22][23][24][25]

Расщепление космических лучей

Основная статья: Расщепление космических лучей

Процесс расщепления космических лучей снижает атомный вес межзвездной материи за счет столкновения с космическими лучами, чтобы произвести некоторые из самых легких элементов, присутствующих во Вселенной (хотя и не в значительном количестве). дейтерий ). В частности, считается, что откол является причиной образования почти всех 3Он и элементы литий, бериллий, и бор, хотя некоторые 7
Ли
 и 7
Быть
 считается, что они возникли в результате Большого взрыва. Процесс скалывания возникает в результате воздействия космические лучи (в основном быстрые протоны) против межзвездная среда. Эти удары фрагментируют присутствующие ядра углерода, азота и кислорода. Этот процесс приводит к появлению в космосе легких элементов бериллия, бора и лития в гораздо большем количестве, чем в солнечной атмосфере. Количество легких элементов 1Рука 4Он, произведенный скалыванием, ничтожно мал по сравнению с их изначальным изобилием.

Бериллий и бор в значительной степени не производятся в процессах звездного синтеза, поскольку 8Быть не связан с частицами.

Эмпирическое доказательство

Теории нуклеосинтеза проверяются расчетами изотоп численности и сравнение этих результатов с наблюдаемой численностью. Содержание изотопов обычно рассчитывается на основе скоростей перехода между изотопами в сети. Часто эти расчеты можно упростить, поскольку несколько ключевых реакций контролируют скорость других реакций.

Второстепенные механизмы и процессы

Крошечные количества определенных нуклидов производятся на Земле искусственным путем. Это наш основной источник, например, технеций. Однако некоторые нуклиды также производятся рядом естественных способов, которые продолжались после того, как были созданы первичные элементы. Они часто создают новые элементы, которые можно использовать для датировки горных пород или для отслеживания источника геологических процессов. Хотя эти процессы не производят нуклидов в изобилии, предполагается, что они являются единственным источником существующих естественных запасов этих нуклидов.

Эти механизмы включают:

  • Радиоактивный распад может привести к радиогенный дочерние нуклиды. Ядерный распад многих долгоживущих первичных изотопов, особенно уран-235, уран-238, и торий-232 производят много промежуточных дочерних нуклидов, прежде чем они тоже окончательно распадутся на изотопы свинца. Естественный запас Земли таких элементов, как радон и полоний через этот механизм. Подача атмосферы аргон-40 в основном из-за радиоактивного распада калий-40 за время, прошедшее с момента образования Земли. Небольшая часть атмосферного аргона является изначальной. Гелий-4 образуется в результате альфа-распада, и гелий, захваченный в земной коре, также в основном не является изначальным. В других типах радиоактивного распада, таких как кластерный распад, выбрасываются более крупные разновидности ядер (например, неон-20), и они в конечном итоге становятся вновь образованными стабильными атомами.
  • Радиоактивный распад может привести к спонтанное деление. Это не распад кластера, поскольку продукты деления могут быть разделены между атомами почти любого типа. Торий-232, уран-235 и уран-238 - это первичные изотопы, которые подвергаются спонтанному делению. Природный технеций и прометий производятся таким образом.
  • Ядерные реакции. Естественные ядерные реакции на базе радиоактивный распад порождают так называемые нуклеогенный нуклиды. Этот процесс происходит, когда энергичная частица от радиоактивного распада, часто альфа-частица, вступает в реакцию с ядром другого атома, превращая ядро ​​в другой нуклид. Этот процесс может также вызвать образование дополнительных субатомных частиц, таких как нейтроны. Нейтроны также могут образовываться при спонтанном делении и путем нейтронное излучение. Эти нейтроны могут затем перейти к образованию других нуклидов посредством нейтронно-индуцированного деления или путем захват нейтронов. Например, некоторые стабильные изотопы, такие как неон-21 и неон-22, производятся несколькими путями нуклеогенного синтеза, и, таким образом, только часть их количества является первичной.
  • Ядерные реакции из-за космических лучей. По соглашению, эти продукты реакции не называют «нуклеогенными» нуклидами, а скорее космогенный нуклиды. Космические лучи продолжают производить новые элементы на Земле с помощью тех же космогенных процессов, о которых говорилось выше, которые производят первичный бериллий и бор. Одним из важных примеров является углерод-14, образующийся из азота-14 в атмосфере космическими лучами. Йод-129 другой пример.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Эддингтон, А. С. (1920). «Внутреннее строение звезд». Обсерватория. 43 (1341): 233–40. Bibcode:1920Obs .... 43..341E. Дои:10.1126 / science.52.1341.233. PMID  17747682.
  2. ^ Эддингтон, А. С. (1920). «Внутреннее строение звезд». Природа. 106 (2653): 14–20. Bibcode:1920Натура.106 ... 14E. Дои:10.1038 / 106014a0. PMID  17747682.
  3. ^ Фактически, еще до окончания войны он узнал о проблеме сферического взрыва плутоний в Манхэттенский проект. Он увидел аналогию между реакцией деления плутония и вновь открытыми сверхновыми звездами и смог показать, что взрывающиеся сверхновые звезды производят все элементы в той же пропорции, что и на Земле. Он чувствовал, что случайно попал в тему, которая сделает его карьеру. Автобиография Уильям А. Фаулер
  4. ^ Burbidge, E.M .; Burbidge, G.R .; Fowler, W.A .; Хойл, Ф. (1957). «Синтез элементов в звездах». Обзоры современной физики. 29 (4): 547–650. Bibcode:1957РвМП ... 29..547Б. Дои:10.1103 / RevModPhys.29.547.
  5. ^ Suess, Hans E .; Юри, Гарольд С. (1956). «Изобилие стихий». Обзоры современной физики. 28 (1): 53–74. Bibcode:1956РвМП ... 28 ... 53С. Дои:10.1103 / RevModPhys.28.53.
  6. ^ Стиавелли, Массимо (2009). От Первого Света к Реионизации Конец Темных Веков. Вайнхайм, Германия: Вайли-ВЧ. п. 8. ISBN  9783527627370.
  7. ^ http://www-pdg.lbl.gov/2017/mobile/reviews/pdf/rpp2016-rev-bbang-nucleosynthesis-m.pdf
  8. ^ Клейтон, Д. Д. (1983). Принципы звездной эволюции и нуклеосинтеза (Перепечатка ред.). Чикаго, Иллинойс: Издательство Чикагского университета. Глава 5. ISBN  978-0-226-10952-7.
  9. ^ Clayton, D. D .; Fowler, W.A .; Hull, T. E .; Циммерман, Б.А. (1961). «Цепи захвата нейтронов в синтезе тяжелых элементов». Анналы физики. 12 (3): 331–408. Bibcode:1961AnPhy..12..331C. Дои:10.1016/0003-4916(61)90067-7.
  10. ^ а б Клейтон, Д. Д. (1983). Принципы звездной эволюции и нуклеосинтеза (Перепечатка ред.). Чикаго, Иллинойс: Издательство Чикагского университета. Глава 7. ISBN  978-0-226-10952-7.
  11. ^ Меррилл, С. П. У. (1952). «Спектроскопические наблюдения звезд класса». Астрофизический журнал. 116: 21. Bibcode:1952ApJ ... 116 ... 21M. Дои:10.1086/145589.
  12. ^ а б Clayton, D. D .; Ниттлер, Л. Р. (2004). «Астрофизика с досолнечной звездной пылью». Ежегодный обзор астрономии и астрофизики. 42 (1): 39–78. Bibcode:2004ARA & A..42 ... 39C. Дои:10.1146 / annurev.astro.42.053102.134022.
  13. ^ а б Боданский, Д .; Clayton, D. D .; Фаулер, У.А. (1968). «Ядерное квазиравновесие при горении кремния». Серия дополнений к астрофизическому журналу. 16: 299. Bibcode:1968ApJS ... 16..299B. Дои:10.1086/190176.
  14. ^ Клейтон, Д. Д. (2007). «Уравнение Хойла». Наука. 318 (5858): 1876–1877. Дои:10.1126 / science.1151167. PMID  18096793. S2CID  118423007.
  15. ^ Seeger, P.A .; Fowler, W.A .; Клейтон, Д. Д. (1965). «Нуклеосинтез тяжелых элементов путем захвата нейтронов». Серия дополнений к астрофизическому журналу. 11: 121. Bibcode:1965ApJS ... 11..121S. Дои:10.1086/190111.
  16. ^ а б Clayton, D. D .; Colgate, S.A .; Фишман, Г. Дж. (1969). «Гамма-линии от молодых остатков сверхновых». Астрофизический журнал. 155: 75. Bibcode:1969ApJ ... 155 ... 75C. Дои:10.1086/149849.
  17. ^ Стромберг, Джозеф (16 июля 2013 г.). «Все золото во Вселенной могло образоваться в результате столкновений нейтронных звезд». Смитсоновский институт. Получено 27 апреля 2014.
  18. ^ Чу, Дж. (Нет данных). "GW170817 Пресс-релиз". LIGO /Калтех. Получено 2018-07-04.
  19. ^ Chakrabarti, S.K .; Jin, L .; Арнетт, В. Д. (1987). «Нуклеосинтез внутри толстых аккреционных дисков вокруг черных дыр. I - Термодинамические условия и предварительный анализ». Астрофизический журнал. 313: 674. Bibcode:1987ApJ ... 313..674C. Дои:10.1086/165006. OSTI  6468841.
  20. ^ McLaughlin, G .; Сурман, Р. (2 апреля 2007 г.). "Нуклеосинтез с помощью дисков аккреции черных дыр" (PDF). Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  21. ^ Франкель, Н. (2017). Нуклеосинтез в аккреционных дисках вокруг черных дыр (Магистерская диссертация). Лундская обсерватория /Лундский университет.
  22. ^ Сурман, Р .; McLaughlin, G.C .; Ruffert, M .; Janka, H.-Th .; Хикс, В. Р. (2008). "Процесс нуклеосинтеза в потоках горячего диска аккреции от слияния черной дыры и нейтронной звезды". Астрофизический журнал. 679 (2): L117 – L120. arXiv:0803.1785. Bibcode:2008ApJ ... 679L.117S. Дои:10.1086/589507. S2CID  17114805.
  23. ^ Arai, K .; Matsuba, R .; Fujimoto, S .; Koike, O .; Хашимото, М. (2003). «Нуклеосинтез внутри аккреционных дисков вокруг черных дыр промежуточных масс». Ядерная физика A. 718: 572–574. Bibcode:2003НуФА.718..572А. Дои:10.1016 / S0375-9474 (03) 00856-X.
  24. ^ Мухопадхьяй Б. (2018). «Нуклоносинтез в адвективном аккреционном диске вокруг компактного объекта». В Jantzen, R. T .; Ruffini, R .; Гурзадян В.Г. (ред.). Материалы девятого совещания Марселя Гроссмана по вопросам общей релевантности. Девятая встреча Марселя Гроссмана. Всемирный научный. С. 2261–2262. arXiv:Astro-ph / 0103162. Bibcode:2002nmgm.meet.2261M. CiteSeerX  10.1.1.254.7490. Дои:10.1142/9789812777386_0544. ISBN  9789812389930. S2CID  118008078.
  25. ^ Брин, П. Г. (2018). «Вариации легких элементов в шаровых скоплениях посредством нуклеосинтеза в аккреционных дисках черных дыр». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества: письма. 481 (1): L110–114. arXiv:1804.08877. Bibcode:2018МНРАС.481Л.110Б. Дои:10.1093 / мнрасл / sly169. S2CID  54001706.

дальнейшее чтение

внешние ссылки