Нуклеосинтез

Нуклеосинтез (образование ядер) цепочка ядерных реакций. ведущая к образованию тяжелых ядер из легких ядер. Нуклеосинтез состоит из трех стадий:1. Космологический нуклеосинтез. 2.Синтез ядер в звездах и при взрывах звезд. 3.Образование ядер под действие космических лучей.

Космологический нуклеосинтез, согласно теории Горячей Вселенной, начался через 100 сек после начала расширения Вселенной. При температуре Т = 10⁹ К стали образовываться ядра дейтерия, трития и гелия в термоядерных реакциях n+p→d+γ, d+t→⁴He+n и других реакциях. Видимое вещество во Вселенной состоит в основном из водорода- 77 %, 22 %- гелия и 1% углерод, кислород и др.

В ядерной астрофизике выделяют следующие процессы нуклеосинтеза:

1.Превращение водорода в гелий, происходящее на звездах, в реакциях водородного и углеродного циклов.

2. α-процесс –совокупность термоядерных реакций, в результате которых тир ядра гелия образуют ядро углерода . Углерод реагируя с гелием дает кислород , Кислород реагируя с гелием образует неон и т. д. до кремния .

3. е-процесс – образование железа и соседних с ним элементов «железного пика» на кривой распространенности химических элементов во Вселенной. е -процесс идет в условиях взрыва звезд.

4. s-процесс – медленный захват нейтронов ядрами. Часть ядер распадается прежде чем присоединится нейтрон. В выгоревших ядрах звезд гигантов образуются элементы вплоть до висмута . s -процессом создаются изотопы с большим числом протонов.

5. r-процесс – быстрый захват нейтронов, при котором ядро захватывает нейтроны, но не успевает распасться. Поток нейтронов ~ 10²⁴÷10³⁰ нейтрон/см²сек возникает в начальный момент взрыва Сверхновой. r -процессом образуются уран, торий, создаются изотопы богатые нейтронами.

6. р-процесс - процессы с участием протонов образуют изотопы, которые не могут быть получены ни какой цепочкой нейтронных захватов. так называемые «обойденные ядра» ⁷⁴ Se, ⁷⁸ Kr, ⁸⁴ Sr.

7. x-процесс - реакции скалывания, в которых легкие частицы (протоны и др) первичных космических лучей сталкиваясь стяжелыми ядрами вбивают из них легкие осколки-ядра дейтерия D, лития Li, бериллия Be, бора B.

Высокое относительное содержание водорода в природе означает, что ядерная эволюция вещества только начинается. Это объясняет главное в распространенности элементов- экспоненциальное уменьшение распространенности с ростом массового числа А. При железный максимум отражает эффект накопления. Область железного максимума означает конечный пункт ядерной эволюции вещества. Образование элементов после железа является побочной ветвью ядерной эволюции. см рис.1.16.

Рис.1.16. Стандартная кривая распространенности нуклидов в Солнечной системе.