एस-प्रक्रिया और आर-प्रक्रिया न्यूक्लियोसिंथेसिस

लोहे से भारी तत्वों को संलयन द्वारा नहीं बनाया जा सकता है; इसके बजाय वे मुक्त न्यूट्रॉन को पकड़ने वाले नाभिकों द्वारा निर्मित होते हैं, एक ऐसी प्रक्रिया जो विकसित तारों में धीरे-धीरे और न्यूट्रॉन-तारा विलय जैसी प्रलयकारी घटनाओं में तेजी से चलती है।

Definition

एस-प्रक्रिया और आर-प्रक्रिया क्रमशः धीमी और तीव्र न्यूट्रॉन-ग्रहण न्यूक्लियोसिंथेसिस मार्ग हैं, जो कम और उच्च न्यूट्रॉन घनत्वों के तहत क्रमिक न्यूट्रॉन ग्रहण और बीटा क्षय के माध्यम से लोहे से भारी तत्वों का निर्माण करते हैं।

Scope

यह विषय दो मुख्य न्यूट्रॉन-ग्रहण प्रक्रियाओं को शामिल करता है: धीमी एस-प्रक्रिया, जिसमें न्यूट्रॉन ग्रहण बीटा क्षय की तुलना में धीमा होता है और जो एसिम्प्टोटिक जाइंट ब्रांच और विशाल तारों में संचालित होती है, और तीव्र आर-प्रक्रिया, जिसमें न्यूट्रॉन-समृद्ध वातावरण जैसे न्यूट्रॉन-तारा विलय और कुछ सुपरनोवा में ग्रहण बीटा क्षय से कहीं अधिक होता है, साथ ही प्रत्येक द्वारा छोड़ी गई प्रचुरता चोटियाँ भी।

Core questions

• लोहे से भारी तत्व कैसे बनते हैं?
• धीमी और तीव्र न्यूट्रॉन-ग्रहण प्रक्रिया में क्या अंतर है?
• ब्रह्मांड में प्रत्येक प्रक्रिया कहाँ होती है?
• तत्वों की प्रचुरता में विशिष्ट एस-प्रक्रिया और आर-प्रक्रिया चोटियाँ क्यों दिखाई देती हैं?

Key concepts

• न्यूट्रॉन ग्रहण
• बीटा क्षय
• एस-प्रक्रिया
• आर-प्रक्रिया
• जादुई संख्याएँ
• एसिम्प्टोटिक जाइंट ब्रांच
• न्यूट्रॉन-तारा विलय

Key theories

धीमी न्यूट्रॉन-ग्रहण प्रक्रिया

जब न्यूट्रॉन ग्रहण अस्थिर नाभिकों के बीटा क्षय की तुलना में धीमा होता है, तो निर्माण स्थिरता की घाटी का एक-एक कदम करके अनुसरण करता है; यह एस-प्रक्रिया हीलियम-शेल-जलने वाले एसिम्प्टोटिक जाइंट ब्रांच तारों में संचालित होती है और लोहे से परे लगभग आधे तत्वों का उत्पादन करती है।

तीव्र न्यूट्रॉन-ग्रहण प्रक्रिया

बहुत उच्च न्यूट्रॉन घनत्वों के तहत, नाभिक क्षय होने से पहले कई न्यूट्रॉन को पकड़ लेते हैं, जिससे सामग्री स्थिरता के न्यूट्रॉन-समृद्ध पक्ष में बहुत दूर चली जाती है; यह आर-प्रक्रिया, जो न्यूट्रॉन-तारा विलय और दुर्लभ सुपरनोवा में होती है, एक्टिनाइड्स सहित सबसे भारी तत्वों का निर्माण करती है।

Mechanisms

एक बीज नाभिक एक मुक्त न्यूट्रॉन को पकड़कर एक भारी समस्थानिक बन जाता है; यदि नया समस्थानिक अस्थिर है तो वह अंततः अगले तत्व में बीटा-क्षय करता है। जब ग्रहण धीमा होता है तो मार्ग स्थिरता के करीब रहता है, लेकिन जब न्यूट्रॉन प्रचुर मात्रा में होते हैं तो नाभिक क्षय होने से पहले कई को पकड़ लेता है, जिससे बहुत न्यूट्रॉन-समृद्ध समस्थानिक बनते हैं जो न्यूट्रॉन प्रवाह समाप्त होने के बाद स्थिरता में वापस क्षय हो जाते हैं, जिससे परमाणु जादुई संख्याओं पर विशिष्ट प्रचुरता चोटियाँ बनती हैं।

Clinical relevance

न्यूट्रॉन-ग्रहण प्रक्रियाएं लोहे से भारी लगभग आधे तत्वों की उत्पत्ति के लिए जिम्मेदार हैं, जिनमें सोना, प्लेटिनम और यूरेनियम शामिल हैं; उनके स्थलों की पहचान करना, जो 2017 के न्यूट्रॉन-तारा विलय द्वारा आर-प्रक्रिया के लिए पुष्टि की गई थी, गांगेय रासायनिक विकास और पुराने तारों में मापी गई प्रचुरता को समझने के लिए केंद्रीय है।

History

एस-प्रक्रिया और आर-प्रक्रिया को 1957 के B2FH समीक्षा और कैमरून के स्वतंत्र कार्य में प्रतिष्ठित किया गया था; एसिम्प्टोटिक जाइंट ब्रांच तारों में एस-प्रक्रिया स्थल को बाद के मॉडलिंग के माध्यम से स्थापित किया गया था, और 2017 के गुरुत्वाकर्षण-तरंग और ऐसे विलय के विद्युत चुम्बकीय संसूचन के बाद आर-प्रक्रिया स्थल को न्यूट्रॉन-तारा विलय से दृढ़ता से जोड़ा गया था।

Debates

आर-प्रक्रिया का प्रमुख खगोलभौतिकीय स्थल

क्या अकेले न्यूट्रॉन-तारा विलय आर-प्रक्रिया तत्वों का थोक उत्पादन करते हैं, या क्या मैग्नेटोरोटेशनल विस्फोट जैसे दुर्लभ सुपरनोवा भी महत्वपूर्ण योगदान करते हैं, यह अभी भी अध्ययन के अधीन है; पुराने तारों में प्रचुरता के पैटर्न और संवर्धन का समय प्रतिस्पर्धी बाधाएं प्रदान करते हैं।

Key figures

• Margaret Burbidge
• Alastair Cameron
• Friedrich-Karl Thielemann
• John Cowan

Seminal works

• b2fh1957
• cowan2021

Frequently asked questions

सोना कहाँ से आता है?

सोना और अन्य सबसे भारी स्थिर तत्व तीव्र न्यूट्रॉन-ग्रहण प्रक्रिया द्वारा बनाए जाते हैं, जिसके लिए अत्यधिक न्यूट्रॉन घनत्व की आवश्यकता होती है; प्रमुख स्थल दो न्यूट्रॉन तारों का विलय है, एक ऐसा संबंध जिसे 2017 के ऐसे घटना के बहु-संदेशवाहक अवलोकन द्वारा समर्थित किया गया है।

एस-प्रक्रिया और आर-प्रक्रिया में क्या अंतर है?

दोनों न्यूट्रॉन ग्रहण द्वारा भारी तत्वों का निर्माण करते हैं, लेकिन एस-प्रक्रिया न्यूट्रॉन को धीरे-धीरे पकड़ती है ताकि अस्थिर नाभिक ग्रहण के बीच क्षय हो जाएं, जबकि आर-प्रक्रिया उन्हें इतनी तेजी से पकड़ती है कि नाभिक क्षय होने से पहले बहुत न्यूट्रॉन-समृद्ध हो जाते हैं, जिससे ऐसे तत्व बनते हैं जिन्हें एस-प्रक्रिया नहीं बना सकती।