Nukleosyntes

Nukleosyntes (från latin  nucleus "kärna" och annan grekisk σύνθεσις "förening, sammansättning") är den naturliga processen för bildandet av kärnor av kemiska element som är tyngre än väte . Nukleosyntes är ansvarig för det observerade överflöd av kemiska element och deras isotoper.

De tre huvudstadierna av nukleosyntes inkluderar primär nukleosyntes (som ägde rum i de inledande stadierna av universums existens under Big Bang ), stjärnnukleosyntes (under tyst förbränning och explosioner av stjärnor ), såväl som nukleosyntes under inverkan av kosmisk strålar .

Primär nukleosyntes

I processen med primär nukleosyntes bildas element som inte är tyngre än litium , standardmodellen för Big Bang förutsäger följande förhållande mellan element: 1 H  - 75%, 4 He  - 25%, D ( 2 H)  - 3⋅10 −5 , 3 He  - 2⋅10 − 5 , 7 Li  — 10 −9 , vilket stämmer väl överens med experimentella data om bestämning av sammansättningen av materia i objekt med stor rödförskjutning (från linjerna i kvasarernas spektra ) [1] .

Den korta varaktigheten av processen för primär nukleosyntes (flera minuter) och instabiliteten hos kärnor med massnummer 5 och 8 ("luckor" i masspektrumet av kärnor) tillåter inte bildandet av tyngre kärnor, som uppträder först senare, i stjärnnukleosyntes och under inverkan av kosmiska strålar i spallationsreaktioner.

Stjärnnukleosyntes

Några av de lättaste kärnorna, förutom primär nukleosyntes, bildas i stjärnor. Den huvudsakliga energikällan för huvudsekvensstjärnor är syntesen av helium-4 från väte i proton-protoncykeln och (för stjärnor tyngre än solen) i CNO-cykeln . I proton-protoncykeln ( pp ) bildas deuterium, helium-3 och litium-7 som mellanprodukter.

Helium-4 bildas också vid förbränning av primärt deuterium , vilket kan förekomma även hos bruna dvärgar , där pp -processen fortfarande är omöjlig på grund av för låg temperatur och tryck i centrum.

Syntesen av tyngre kärnor sker också i stjärnor. Kol-12 produceras i trippelheliumreaktionen (inklusive dess explosiva manifestation, känd som en heliumblixt , i kärnorna hos röda jättar ):

Vissa andra lätta kärnor (upp till och inklusive fluor 19 F) kan syntetiseras i det inre av relativt lågmassa stjärnor i CNO-cykeln.

Kärnor upp till järn 56 Fe (denna kärna har den maximala bindningsenergin per nukleon) syntetiseras genom fusion av lättare kärnor i massiva stjärnors inre. Beroende på förhållandena är processer som förbränning av kol (inklusive sprängämne ), syre , neon , kisel , infångning av alfapartiklar av kärnor ( alfaprocess ) involverade här.

Syntesen av tunga och supertunga kärnor fortskrider genom långsam eller snabb neutroninfångning (se s-process , r-process ), troligen i pre-supernovor och under supernovaexplosioner . Bildandet av tunga kärnor med neutronbrist går genom p-processen och rp-processen (långsam och snabb protonfångning). Infångningarna av neutroner och protoner åtföljs av β − - respektive β + -sönderfall av de bildade kärnorna.

En experimentell bekräftelse på faktumet med stjärnnukleosyntes är det låga innehållet av tunga grundämnen i gamla stjärnor som uppstod i de tidiga stadierna av universums utveckling från materia som bildades under primär nukleosyntes och vars kemiska sammansättning inte ändrades av stjärnnukleosyntesen.

Explosiv nukleosyntes

Uppstår under supernovaexplosioner och andra snabba processer i samband med förlusten av hydrostatisk jämvikt av en stjärna. Delvis ansvarig för bildandet av grundämnen från kol till järn och några av de tyngre [2] .

Nukleosyntes i kosmiska strålar

På grund av klyvningsreaktioner i kosmisk strålning uppstår lättare kärnor från kol-, kväve- och syrekärnor, "förbikopplade" av processerna för primär och stjärnnukleosyntes, i synnerhet litium-6, beryllium-9, bor-10 och bor-11 .

Se även

• Förekomsten av kemiska grundämnen

Anteckningar

1. ↑ Postnov K. A. Föreläsningar om allmän astrofysik för fysiker . Astronet . Hämtad 1 oktober 2009. Arkiverad från originalet 23 augusti 2011. (obestämd)
2. ↑ Khokhlov A. M. Explosiv nukleosyntes // Physical Encyclopedia  : [i 5 volymer] / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1: Aharonov - Bohm-effekt - Långa rader. - S. 270-271. — 707 sid. — 100 000 exemplar.

Litteratur

• Chechev V.P., Kramarovsky Ya.M. Nucleosynthesis // Physical Encyclopedia  : [i 5 volymer] / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1992. - T. 3: Magnetoplasmic - Poyntings teorem. - S. 363-366. — 672 sid. - 48 000 exemplar.  — ISBN 5-85270-019-3 .
• Ishkhanov B. S., Kapitonov I. M., Tutyn I. M. Nucleosynthesis in the Universe Archival kopia av 27 december 2012 på Wayback Machine  - M .: Moscow University Publishing House.
• Clayton, D.D. Principer för stellar evolution och nukleosyntes  . — Omtryck. - Chicago, USA: University of Chicago Press , 1983. - ISBN 978-0-226-10952-7 .
• Clayton, D.D. Handbook of Isotopers in the Cosmos. - 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. Stjärnornas kärnfysik. - Weinheim, Tyskland: Wiley-VCH , 2007. - ISBN 978-3-527-40602-9 .

Länkar

• Hoyle, F. Synthesis of the Elements from Hydrogen  // Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society  . - Oxford University Press , 1946. - Vol. 106 , nr. 5 . - s. 343-383 . - doi : 10.1093/mnras/106.5.343 . - .
• Hoyle, F. Om kärnreaktioner som förekommer i mycket heta STJÄRNOR. I. Syntesen av element från kol till nickel  (engelska)  // The Astrophysical Journal  : journal. - 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  // Recensioner av modern fysik  . - 1957. - Vol. 29 , nr. 4 . - P. 547-650 . - doi : 10.1103/RevModPhys.29.547 . - .
• Meneguzzi, M.; Audouze, J.; Reeves, H. Produktionen av elementen Li, Be, B av galaktiska kosmiska strålar i rymden och dess samband med stjärnobservationer  // Astronomy and Astrophysics  : journal  . - 1971. - Vol. 15 . - s. 337-359 . - .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor norsk Stor ryss runt världen Britannica (online) Universalis
I bibliografiska kataloger	GND : 4172156-1