Nucleosinteza

Nucleosinteza (din latinescul  nucleus „miez” și alt grecesc σύνθεσις „compus, compoziție”) este procesul natural de formare a nucleelor ​​de elemente chimice mai grele decât hidrogenul . Nucleosinteza este responsabilă pentru abundența observată a elementelor chimice și a izotopilor acestora.

Cele trei etape principale ale nucleosintezei includ nucleosinteza primară (care a avut loc în stadiile inițiale ale existenței Universului în timpul Big Bang ), nucleosinteza stelar (în timpul arderii liniștite și exploziilor stelelor ), precum și nucleosinteza sub acțiunea cosmică. raze .

Nucleosinteză primară

În procesul de nucleosinteză primară, se formează elemente nu mai grele decât litiul , modelul standard al Big Bang-ului prezice următorul raport de elemente: 1 H  - 75%, 4 He  - 25%, D ( 2 H)  - 3⋅10 −5 , 3 He  - 2⋅10 − 5 , 7 Li  — 10 −9 , ceea ce este în bună concordanță cu datele experimentale privind determinarea compoziției materiei în obiecte cu deplasare către roșu mare (din liniile din spectrele quasarului ) [1] .

Durata scurtă a procesului de nucleosinteză primară (câteva minute) și instabilitatea nucleelor ​​cu numere de masă 5 și 8 („goluri” în spectrul de masă al nucleelor) nu permit formarea nucleilor mai grei, care apar abia mai târziu, în nucleosinteza stelară și sub acțiunea razelor cosmice în reacții de spalație.

Nucleosinteza stelară

Unele dintre cele mai ușoare nuclee, pe lângă nucleosinteza primară, se formează în stele. Principala sursă de energie pentru stelele din secvența principală este sinteza heliului-4 din hidrogen în ciclul proton-proton și (pentru stelele mai grele decât Soarele) în ciclul CNO . În ciclul proton-proton ( pp ), deuteriu, heliu-3 și litiu-7 se formează ca produse intermediare.

Heliul-4 se formează și în timpul arderii deuteriului primar , care poate apărea chiar și în piticele maro , unde procesul pp este încă imposibil din cauza temperaturii și presiunii prea scăzute în centru.

Sinteza nucleelor ​​mai grele are loc și în stele. Carbon-12 este produs în reacția cu triplu heliu (inclusiv manifestarea sa explozivă, cunoscută sub numele de flash de heliu , în nucleele giganților roșii ):

Alte nuclee luminoase (până la fluor 19 F inclusiv) pot fi sintetizate în interiorul stelelor cu masă relativ mică în ciclul CNO.

Nucleii de până la fier 56 Fe (acest nucleu are energia maximă de legare per nucleon) sunt sintetizați prin fuziunea nucleelor ​​mai ușoare în interiorul stelelor masive. În funcție de condiții, aici sunt implicate procese precum arderea carbonului (inclusiv exploziv ), oxigen , neon , siliciu , captarea particulelor alfa de către nuclee ( procesul alfa ).

Sinteza nucleelor ​​grele și supergrele se desfășoară prin captură lentă sau rapidă de neutroni (vezi procesul s , procesul r ), probabil în pre-supernove și în timpul exploziilor de supernove . Formarea nucleelor ​​grele cu deficit de neutroni trece prin procesele p și procesele rp ( captură lentă și rapidă a protonilor). Capturile de neutroni și protoni sunt însoțite, respectiv , de dezintegrari β - - și β + - ale nucleelor ​​formate.

O confirmare experimentală a faptului nucleosintezei stelare este conținutul scăzut de elemente grele din stelele vechi care au apărut în stadiile incipiente ale evoluției Universului din materia care s-a format în timpul nucleosintezei primare și a cărei compoziție chimică nu a fost modificată prin nucleosinteza stelară.

Nucleosinteză explozivă

Apare în timpul exploziilor de supernove și a altor procese rapide asociate cu pierderea echilibrului hidrostatic de către o stea. Responsabil parțial de formarea elementelor de la carbon la fier și a unora dintre cele mai grele [2] .

Nucleosinteza în raze cosmice

Datorită reacțiilor de scindare în razele cosmice, nucleele mai ușoare apar din nucleele de carbon, azot și oxigen, „ocolite” de procesele de nucleosinteză primară și stelară, în special litiu-6, beriliu-9, bor-10 și bor-11. .

Vezi și

• Prevalența elementelor chimice

Note

1. ↑ Postnov K. A. Prelegeri de astrofizică generală pentru fizicieni . Astronet . Preluat la 1 octombrie 2009. Arhivat din original la 23 august 2011. (nedefinit)
2. ↑ Khokhlov A. M. Nucleosinteză explozivă // Enciclopedia fizică  : [în 5 volume] / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Enciclopedia Sovietică , 1988. - T. 1: Aharonov - Efectul Bohm - Rânduri lungi. - S. 270-271. — 707 p. — 100.000 de exemplare.

Literatură

• Chechev V.P., Kramarovsky Ya.M. Nucleosinteza // Enciclopedia fizică  : [în 5 volume] / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1992. - T. 3: Magnetoplasmic - Teorema lui Poynting. - S. 363-366. — 672 p. - 48.000 de exemplare.  — ISBN 5-85270-019-3 .
• Ishkhanov B. S., Kapitonov I. M., Tutyn I. M. Nucleosinteza în Univers Copie de arhivă din 27 decembrie 2012 la Wayback Machine  - M .: Editura Universității din Moscova.
• Clayton, D.D. Principiile evoluției stelare și nucleosintezei  . — Retipărire. - Chicago, SUA: University of Chicago Press , 1983. - ISBN 978-0-226-10952-7 .
• Clayton, D.D. Manualul Izotopilor în Cosmos. - Cambridge, Marea Britanie: Cambridge University Press , 2003. - ISBN 978-0-521-82381-4 .
• Rolfs, C.E.; Rodney, W.S. Cauldrons in the Cosmos: Nuclear  Astrophysics . - Chicago, SUA: University of Chicago Press , 2005. - ISBN 978-0-226-72457-7 .
• Iliadis, C. Fizica nucleară a stelelor. - Weinheim, Germania: Wiley-VCH , 2007. - ISBN 978-3-527-40602-9 .

Link -uri

• Hoyle, F. The Synthesis of the Elements from Hydrogen  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  . - Oxford University Press , 1946. - Vol. 106 , nr. 5 . - P. 343-383 . - doi : 10.1093/mnras/106.5.343 . - Cod .
• Hoyle, F. Despre reacțiile nucleare care au loc în STELE foarte fierbinți. I. The Synthesis of Elements from Carbon to Nickel  (Engleză)  // The Astrophysical Journal  : journal. - Editura IOP , 1954. - Vol. 1 . — P. 121 . - doi : 10.1086/190005 . - Cod biblic .
• Burbidge, E.M.; Burbidge, G. R.; Fowler, W.A.; Hoyle, F. Sinteza elementelor din stele  // Reviews of Modern Physics  . - 1957. - Vol. 29 , nr. 4 . - P. 547-650 . - doi : 10.1103/RevModPhys.29.547 . - Cod biblic .
• Meneguzzi, M.; Audouze, J.; Reeves, H. The Production of the Elements Li, Be, B by Galactic Cosmic Rays in Space and its Relation with Stellar Observations  // Astronomy and Astrophysics  : journal  . - 1971. - Vol. 15 . - P. 337-359 . - Cod biblic .

Dicționare și enciclopedii	Mare norvegian Rusă mare in jurul lumii Britannica (online) Universalis
În cataloagele bibliografice	GND : 4172156-1