Физики воспроизвели реакцию сверхновой звезды

«Подобные измерения казались невозможными».

Физики впервые напрямую наблюдали один из способов, с помощью которого образуются тяжелые элементы во Вселенной. Они исследовали, как в пучке ускоренных радиоактивных ионов происходит захват протонов. Такой процесс, вероятно, идет в сверхновых звездах.

Исследование опубликовано в Physical Review Letters, коротко о нем сообщает Science Alert.

Звезды — своего рода фабрики элементов. Пока они не появились и не начались термоядерные реакции, Вселенная в основном состояла из гелия и водорода. А затем стали появляться тяжелые элементы — от углерода до железа.

Железо появляется в самых тяжелых звездах. Но на этот процесс уходит так много энергии, что звезды охлаждаются, а затем взрываются и становятся сверхновыми. При этом высвобождается достаточно энергии, чтобы появились тяжелые элементы.

Еще существуют p-ядра. Это примерно 30 изотопов тяжелых элементов. Они составляют 1% от всех тяжелых элементов в Солнечной системе. Но откуда они берутся — загадка.

Изотопы — варианты одного и того же элемента, но с другой атомной массой. Обычно у них меняется число нейтронов в ядре, а число протонов не меняется. Но у p-ядер дефицит нейтронов и избыток протонов. Это редкие изотопы, поэтому их сложно изучать и выяснять, откуда они берутся.

Сейчас самой правдоподобной моделью их появления считают гамма-процесс: атомы захватывают свободные протоны в момент энергетического события и превращаются в дефицитный по нейтронам изотоп следующего элемента из таблицы Менделеева.

Группа ученых под руководством Гэвина Лотея из Университета Суррея создала пучок заряженных радиоактивных атомов рубидия-83 с помощью ISAC — сепаратора и ускорителя изотопов в Национальной лаборатории TRIUMF в Канаде. Процессы в пучке команда наблюдала с помощью спектрометра с подавлением гамма-излучения.

Фото: TRIUMF
Сепаратор и ускоритель изотопов TRIUMF Isotope Separator and Accelerator (ISAC)

По словам ученых, p-ядра в эксперименте образовались в согласии с гамма-процессом. Но реакция нейтронного захвата шла слабее, чем физики предсказывали теоретически, поэтому образовалось больше стронция-84.

«Подобные измерения казались невозможными на нынешнем уровне технологии», — сказал Лотей.

Обсерватория «Спектр-РГ» открыла самые крупные остатки сверхновой в нашей галактике

Вдвое горячее Солнца: появились новые успехи в производстве термоядерной энергии