s-процесс
Процесс медленного захвата нейтронов , или s - процесс , представляет собой ряд реакций в ядерной астрофизике , которые происходят в звездах, особенно в асимптотических звездах ветви гигантов . S - процесс отвечает за создание ( нуклеосинтез ) примерно половины атомных ядер тяжелее железа .
В s -процессе затравочное ядро подвергается захвату нейтронов с образованием изотопа с атомной массой на один больше . Если новый изотоп стабилен , может произойти ряд увеличений массы, но если он нестабилен , то произойдет бета-распад , в результате которого образуется элемент со следующим более высоким атомным номером . Этот процесс медленный (отсюда и название) в том смысле, что для этого радиоактивного распада достаточно времени , прежде чем будет захвачен другой нейтрон. Серия этих реакций производит стабильные изотопы, двигаясь по долинестабильные изобары бета-распада в таблице нуклидов .
Ряд элементов и изотопов может быть получен с помощью s -процесса из-за вмешательства стадий альфа-распада в цепочке реакции. Относительное содержание образующихся элементов и изотопов зависит от источника нейтронов и от того, как их поток меняется с течением времени. Каждая ветвь цепи реакций s -процесса в конце концов заканчивается циклом с участием свинца , висмута и полония .
s - процесс контрастирует с r - процессом , в котором последовательные захваты нейтронов происходят быстро : они происходят быстрее, чем может произойти бета-распад. В средах с более высокими потоками свободных нейтронов преобладает r -процесс ; он производит более тяжелые элементы и больше нейтронно-избыточных изотопов, чем s - процесс. Вместе эти два процесса составляют большую часть относительного содержания химических элементов тяжелее железа.
Необходимость s -процесса была показана на основании относительных содержаний изотопов тяжелых элементов и из недавно опубликованной таблицы содержаний Ханса Зюсса и Гарольда Юри в 1956 г. [1] Среди прочего, эти данные показали пики содержаний для стронция , барий и свинец , которые, согласно квантовой механике и модели ядерных оболочек , являются особенно стабильными ядрами, подобно благородным газам , химически инертны . Это означало, что некоторое количество ядер должно быть создано путем захвата медленных нейтронов ., и это было только вопросом определения того, как другие ядра могут быть объяснены таким процессом. Таблица распределения тяжелых изотопов между s -процессом и r - процессом была опубликована в знаменитой обзорной статье B 2 FH в 1957 г. [2] Там также утверждалось, что s - процесс происходит в красных гигантских звездах. В особенно показательном случае элемент технеций , самый длинный период полураспада которого составляет 4,2 миллиона лет, был открыт в s-, M- и N-звездах в 1952 году [3] [4] Полом У. Мерриллом . [5] [6]Поскольку считалось, что этим звездам миллиарды лет, присутствие технеция в их внешней атмосфере было воспринято как свидетельство его недавнего образования там, вероятно, не связанного с ядерным синтезом в недрах звезды, который обеспечивает ее энергию.
