Както образувани ядра

Светът около нас се състои от различни химични елементи. Като естествено образувана разнообразието от химични елементи, които виждаме? Фиг. 12 показва относителните abundances на елементите в света, в метеорити на слънцето и звездите.

Фиг. 12. нуклиди честота спрямо силиция като функция на броя на маса (избран такива единици, в които разпространението на силиций е 10 6)

Сред най-значимите характеристики на разпространението на елементи са следните:

Веществото във вселената се състои основно от водород -

90% от всички атоми.

Тъй като разпространението на хелий е вторият по големина, което представлява 10% от броя на водородните атоми.

Налице е дълбоко минимум съответстващ литий, берилий и бор.

Непосредствено зад този дълбок минимум трябва да бъде максимално, поради увеличеното разпространение на въглерод и кислород.

След пика на кислород е разпространението рязко капка елементи до скандий (Z = 21, А = 45).

Налице е рязко увеличение на честотата на елементите в зоната на желязо ( "желязо връх").

След »60 намаляване на разпространението е по-гладко.

Има значителна разлика между елементите с дори и нечетен Z. Обикновено, дори-Z елементи са по-чести.

Множество ядра, т.нар прескочена ядрото -. 74 Se, 78 Кр, 92 Mo, 96 Ru и т.н. имат разпространение два порядъка по-малък от съседния сърцевината.

За да обясни образуването на химични елементи през 1948 г. от Г. Гамов, бе изложена теорията за Големия взрив. Според модела Гамов синтеза на всички елементи се случва по време на Големия взрив, в резултат на nonequilibrium атомната улавяне на неутрони от ядра с емисиите на гама-лъчи и последващо β --decay на тежки ядра. Въпреки това, подробни изчисления показват, че този модел не може да обясни образуването на елементи по-тежки от Li. В началния етап на еволюцията на Вселената, след като около 100 секунди след експлозията, при температура

10 септември К в термоядрени реакции образува само леки атомните ядра - водородни изотопи и хелий.

3 Той + п → 4 Той + γ.

Според съвременната концепция образуване на тежки ядра на този етап не е възможно. По-тежки ядра са се образували само след милиарди години след Големия взрив в процеса на еволюцията на звездите.
През 1939 Hans Бете първо се разглежда от CNO цикъл като начин за образуване на хелий от водород в звезди. функция CNO цикъл е, че, започвайки с ядрото на въглерод, се редуцира до последователно прибавяне на 4 протони да образуват в края на 4 Той ядра с CNO цикъл. Реакционната последователност, първоначално предложен от Бете и K.-F. Вайцзекер. външност

12С + р → 13 N + γ
13 13 N → C + д + + νe
13С + р → 14 N + γ
14 N + р → 15 О + γ
15 15 О → N + д + + νe
15 N + р → 12 ° С ± 4 Той.

12 С ядро в тази линия играе ролята на катализатор в синтеза на сърцевини 4 той.
М. Berbidzh. G. Berbidzh. Б. Фаулър. F. Хойл през 1957 г., се получава следното описание на основните процеси на звездната еволюция (Фигура 13), в които образуването на атомните ядра.

Изгаряне на водород в този процес се образуват 4 Той ядро.
Хелий изгаряне. Взаимодействие на 4 Той + 4 Той + 4 Той → 12 C + γ образува сърцевина 12 С
а-процес. Последователни затегателните а-частици, образувани сърцевина 16 О, 20 Ne, 24 Mg, Si ... 28
д-процес. Когато температурата достигне 5 х 10 9 К в звезди в термодинамично равновесие се появява голямо разнообразие от реакции, което води до образуване на ядра до Fe и Ni. Ядрата с A

60 - най-плътно свързани ядра. Следователно, те в крайна верига от реакции ядрени химерни, включващи освобождаване на енергия.

S-процес. Ядра тежки Fe са оформени в последователни реакции улавяне на неутрони. След β - гниене увеличава серийния номер на получените атомните ядра. Интервалът от време между две последователни неутронна улавя по-дълги периоди β - разпад.

R-процес. Ако скоростта на последователно неутронна улови много повече скорост
β - разпадане на атомното ядро, то тогава е време да улови голям брой неутрони и само тогава, когато в резултат на последователни β верига - разпада, се превръща в стабилно ядро. Обикновено се приема, че R-процеси възникнат в резултат на свръхнови експлозии.

P-процес. Някои неутронно-стабилно ядро (т.нар прескочени ядра), оформен в реакции на протонната улавяне реакции (β -, п) реакция или под действието на неутрино.

X-процес. Механизмът на образуване на леки ядра Li, BE, Б по това време не е известен. Създадена през звезди, тези ядра са били широко се влоши в реакциите под въздействието на протони. Днес се счита, че тези ядра са образувани от взаимодействието на космическите лъчи с космически прах. (Light ядра също са формирани в етап prestellar еволюция).

Фиг. 13. Основните етапи на еволюцията на масивни звезди

Слънчевата-неутрино

Въз основа на настоящото разбиране на еволюцията на слънцето и на състава на слънчевата материал, може да се твърди, че

98% от слънчевата енергия се получава чрез изгаряне реакции водород верига. Въз основа на енергията, освободена при тези ядрени реакции, е възможно да се изчисли енергийния спектър на неутрино, произведени в слънцето. Основната добив се дължи неутрино взаимодействие р + р → D + Е + + νe. Повечето неутрино има енергия под 1 MeV (вж. Фиг. 14). Това значително по отношение на откриването на неутрино.

Фиг. 14. изчислява спектър на слънчеви неутрино. Показване на прагове откриване неутрино различни методи.

През 1946 G. B. Pontekorvo предложено да се използва за откриване на реакции неутрино (така наречения "метод хлор"):

νe 37 + Cl → д - + 37 Аг.

Лъчението 37 Аг, в резултат на улавяне на неутрино е радиоактивен и преминава през 37 Cl д - ny- улавяне. Периодът на полуразпад 37 Ar е 35 дни. Праг откриване метод неутрино хлор е 0,814 MeV, т.е. метод хлор не регистрира "протонен" неутрино образува в реакционната р + р → D + Е + + νe. като основната Слънчевите неутрина. Хлор-аргон детектор регистрира предимно най-енергични "борни" неутрина произведени в слънцето в реакцията

Неутрино се произвеждат в тази реакция е само 10 -4 на слънчеви неутрино, но те са много енергично и може да се регистрира хлор детектор.
За откриване на слънчеви неутрино през 1967 г. от Р. Дейвис се конструира детектор, който се основава на резервоар напълнен с 380 хил. Литра въглероден тетрахлорид (фиг. 15). За да се намали фон космическа радиация, инсталацията се поставя в специално проектирани подземен лаборатория на дълбочина 1490 m.

Фиг. 15. Neutrino Detector Дейвис

В резултат на експерименти, Дейвис са показали, че Слънцето е наистина източник на неутрино, т.е. Sun възникне при реакция ядрен синтез на хелий от водород. Въпреки това, се наблюдава поток на слънчеви неутрино се оказа около 3 пъти по-малко от предвиденото от стандартната слънчева модел. Измерванията се извършват върху други детектори, построени по-късно потвърдиха този резултат. По-специално галий детектор, който има по-нисък праг и е в състояние да открие "протонен" неутрино образувани при реакцията

също показа дефицит от слънчеви неутрино. резултати Дейвис, причинени от наводнения на различни обяснения. Например:

Недостатъчна точност на стандартния модел слънчева, по-специално, не е достатъчно добро познаване на съдържанието на елементи и изотопи, които са част от слънцето, както и температурата във вътрешността на слънцето. Различни модели на слънчеви значение състояния водят до значителна несигурност в изхода на изчисления неутрино (слънчева неутрино поток в различни модели на Sun се съгласи в рамките на два фактора).
Сеченията на ядрени реакции, използвани при изчисленията не са добре известни.
неутрино трептения. Electron неутрино, отделяни от Слънцето към Земята, се превръщат в мюон и тау неутрино не са влизали хлор и галий детектори. (Experiment Съдбъри)
Евентуалното наличие на магнитния момент на неутриното

10 -11 μB (μB - Магнетон на Бор). Взаимодействие ляв поляризирана неутрино излизане от ядрото на слънцето, с магнитното поле на външните си слоеве може да доведе до превръщането на част от десняк неутрино не са вписани хлор и галий детектори.

В продължение на 30 години, неутрино проблема слънчевата беше един от най-intriguyushih мистерии. В началото на XXI век стана ясно, че неутриното се люшка.