هستهزایی فرایندهای s و r
عناصر سنگینتر از آهن را نمیتوان با همجوشی ساخت؛ در عوض، آنها از طریق جذب نوترونهای آزاد توسط هستهها تشکیل میشوند، فرایندی که به آرامی در ستارگان تکاملیافته و به سرعت در رویدادهای فاجعهبار مانند ادغام ستارههای نوترونی رخ میدهد.
Definition
فرایندهای s و r به ترتیب مسیرهای هستهزایی جذب نوترون آهسته و سریع هستند که عناصر سنگینتر از آهن را از طریق جذبهای متوالی نوترون و واپاشیهای بتا تحت چگالیهای نوترونی پایین و بالا میسازند.
Scope
این موضوع دو فرایند اصلی جذب نوترون را پوشش میدهد: فرایند آهسته s، که در آن جذب نوترون در مقایسه با واپاشی بتا آهسته است و در ستارگان شاخه غول مجانبی و ستارگان پرجرم عمل میکند، و فرایند سریع r، که در آن جذبها در محیطهای غنی از نوترون مانند ادغام ستارههای نوترونی و برخی ابرنواخترها به شدت از واپاشی بتا پیشی میگیرند، همراه با قلههای فراوانی که هر یک از آنها بر جای میگذارند.
Core questions
- عناصر سنگینتر از آهن چگونه ایجاد میشوند؟
- چه چیزی فرایند جذب نوترون آهسته را از سریع متمایز میکند؟
- هر یک از این فرایندها در کجای جهان رخ میدهند؟
- چرا فراوانی عناصر قلههای متمایز فرایند s و r را نشان میدهند؟
Key concepts
- جذب نوترون
- واپاشی بتا
- فرایند s
- فرایند r
- اعداد جادویی
- شاخه غول مجانبی
- ادغام ستاره نوترونی
Key theories
- فرایند آهسته جذب نوترون
- هنگامی که جذب نوترون در مقایسه با واپاشی بتا هستههای ناپایدار آهسته است، تشکیل عناصر گام به گام از مسیر پایداری پیروی میکند؛ این فرایند s در ستارگان شاخه غول مجانبی با سوختن پوسته هلیوم عمل میکند و تقریباً نیمی از عناصر فراتر از آهن را تولید میکند.
- فرایند سریع جذب نوترون
- تحت چگالیهای بسیار بالای نوترون، هستهها قبل از اینکه بتوانند واپاشی کنند، نوترونهای زیادی را جذب میکنند و مواد را به سمت غنی از نوترون پایداری سوق میدهند؛ این فرایند r، که در ادغام ستارههای نوترونی و ابرنواخترهای نادر رخ میدهد، سنگینترین عناصر از جمله اکتینیدها را میسازد.
Mechanisms
یک هسته اولیه یک نوترون آزاد را جذب میکند تا به ایزوتوپ سنگینتری تبدیل شود؛ اگر ایزوتوپ جدید ناپایدار باشد، در نهایت با واپاشی بتا به عنصر بعدی تبدیل میشود. هنگامی که جذبها آهسته هستند، مسیر به پایداری نزدیک میشود، اما هنگامی که نوترونها فراوان هستند، هسته قبل از واپاشی بسیاری از آنها را جذب میکند و به ایزوتوپهای بسیار غنی از نوترون میرسد که پس از پایان شار نوترونی به پایداری واپاشی میکنند و قلههای فراوانی مشخصی را در اعداد جادویی هستهای بر جای میگذارند.
Clinical relevance
فرایندهای جذب نوترون مسئول پیدایش حدود نیمی از عناصر سنگینتر از آهن، از جمله طلا، پلاتین و اورانیوم هستند؛ شناسایی مکانهای آنها، که برای فرایند r توسط ادغام ستاره نوترونی در سال ۲۰۱۷ تأیید شد، برای درک تکامل شیمیایی کهکشانی و فراوانیهای اندازهگیری شده در ستارگان قدیمی حیاتی است.
History
فرایندهای s و r در بررسی B2FH در سال ۱۹۵۷ و کار مستقل کامرون از یکدیگر متمایز شدند؛ مکان فرایند s در ستارگان شاخه غول مجانبی از طریق مدلسازیهای بعدی مشخص شد، و مکان فرایند r پس از کشف امواج گرانشی و الکترومغناطیسی چنین ادغامی در سال ۲۰۱۷، به شدت با ادغام ستارههای نوترونی مرتبط شد.
Debates
- مکان اخترفیزیکی غالب فرایند r
- اینکه آیا ادغام ستارههای نوترونی به تنهایی بخش عمدهای از عناصر فرایند r را تولید میکنند، یا اینکه ابرنواخترهای نادر مانند انفجارهای مغناطیسی-چرخشی نیز سهم قابل توجهی دارند، همچنان در دست بررسی است؛ الگوهای فراوانی در ستارگان قدیمی و زمان غنیسازی محدودیتهای متفاوتی را ارائه میدهند.
Key figures
- Margaret Burbidge
- Alastair Cameron
- Friedrich-Karl Thielemann
- John Cowan
Related topics
Seminal works
- b2fh1957
- cowan2021
Frequently asked questions
- طلا از کجا میآید؟
- طلا و سایر سنگینترین عناصر پایدار توسط فرایند سریع جذب نوترون ساخته میشوند که به چگالیهای نوترونی عظیمی نیاز دارد؛ مکان اصلی آن ادغام دو ستاره نوترونی است، ارتباطی که توسط رصد چندپیامرسانهای چنین رویدادی در سال ۲۰۱۷ پشتیبانی میشود.
- تفاوت بین فرایند s و فرایند r چیست؟
- هر دو عناصر سنگین را با جذب نوترون میسازند، اما فرایند s نوترونها را به آرامی جذب میکند به طوری که هستههای ناپایدار بین جذبها واپاشی میکنند، در حالی که فرایند r آنها را به قدری سریع جذب میکند که هستهها قبل از واپاشی بسیار غنی از نوترون میشوند و به عناصری میرسند که فرایند s نمیتواند آنها را بسازد.