р-процесс - p-process

Термин p-процесс ( p для протона ) используется в научной литературе двояко, касаясь астрофизического происхождения элементов ( нуклеосинтез ). Первоначально это называют процесс захвата протона , который является источником определенных, встречающихся в природе, нейтронодефицитных изотопов этих элементов от селена до ртути . Эти нуклиды называются р-ядрами, и их происхождение до сих пор полностью не изучено. Хотя было показано, что первоначально предложенный процесс не может производить р-ядра, позже термин р-процесс иногда использовался для обозначения любого процесса нуклеосинтеза, который, как предполагается, отвечает за р-ядра.

Часто эти два значения путают. Поэтому недавняя научная литература предлагает использовать термин p-процесс только для фактического процесса захвата протона, как это принято с другими процессами нуклеосинтеза в астрофизике.

P-процесс захвата протона

Богатые протонами нуклиды могут быть получены путем последовательного добавления одного или нескольких протонов к атомному ядру . Такая ядерная реакция типа (p, γ) называется реакцией захвата протона . Добавляя протон к ядру, элемент изменяется, потому что химический элемент определяется числом протонов ядра. В то же время соотношение протонов и нейтронов изменяется, что приводит к более нейтронно-дефицитному изотопу следующего элемента. Это привело к первоначальной идее образования p-ядер: свободные протоны (ядра атомов водорода присутствуют в звездной плазме ) должны быть захвачены тяжелыми ядрами ( зародышевыми ядрами ), также уже присутствующими в звездной плазме (ранее производившимися в звездной плазме). s -процесс и / или r -процесс ).

Однако такой захват протонов стабильными нуклидами (или почти стабильными) не очень эффективен для образования р-ядер, особенно более тяжелых, потому что электрический заряд увеличивается с каждым добавленным протоном, что приводит к усилению отталкивания следующего протона, который должен быть добавлено, согласно закону Кулона . В контексте ядерных реакций это называется кулоновским барьером . Чем выше кулоновский барьер, тем больше кинетической энергии требуется протону, чтобы приблизиться к ядру и быть им захваченным. Средняя энергия имеющихся протонов определяется температурой звездной плазмы. Даже если бы эту температуру можно было произвольно увеличить (что не относится к звездным средам), протоны удалялись бы из ядра путем фотораспада быстрее, чем они могли бы быть захвачены при высокой температуре. Возможной альтернативой было бы наличие очень большого количества протонов для увеличения эффективного числа захватов протонов в секунду без необходимости слишком сильно повышать температуру. Однако таких условий не наблюдается в сверхновых с коллапсом ядра, которые, как предполагалось, были местом p-процесса.

Захват протонов при чрезвычайно высоких плотностях протонов называется процессами быстрого захвата протонов . Они отличаются от p-процесса не только необходимой высокой плотностью протонов, но и тем, что в них участвуют очень короткоживущие радионуклиды , а путь реакции расположен близко к линии капельного протона . Процессы быстрого захвата протона - это rp-процесс , νp-процесс и pn-процесс .

История

Термин p-процесс был первоначально предложен в знаменитой статье B 2 FH в 1957 году. Авторы предположили, что этот процесс является единственной причиной p-ядер, и предположили, что он происходит в водородной оболочке (см. Также звездную эволюцию ) звезда взрывается как сверхновая типа II . Позже было показано, что в таких сверхновых не обнаруживаются требуемые условия.

В то же время, что и B 2 FH, Аластер Кэмерон независимо осознал необходимость добавления еще одного процесса нуклеосинтеза к нуклеосинтезу с захватом нейтронов, но просто упомянул захват протонов, не давая этому процессу особого названия. Он также думал об альтернативах, например, фотодезинтеграция (сегодня называемая γ-процессом ) или комбинация p-процесса и фотодезинтеграции.

Смотрите также

использованная литература