يحدث التفاعل الرئيسي في عملية الالتقاط البطيء للنيوترونات التي تشكل العناصر بشكل متكرر أقل مما كان يُعتقد سابقًا.
العلوم
تعد عملية التقاط النيوترونات البطيئة (عملية s) إحدى عمليات التخليق النووي التي تحدث في النجوم. ينتج عنه حوالي نصف العناصر أثقل من الحديد في الكون. تفاعلان مهمان في عملية s هما Neon-22 (alpha، gamma) و Neon-22 (alpha، neutron). في هذه التفاعلات ، يلتقط Neon-22 الغني بالنيوترونات جسيمات ألفا. ينتج عن الالتقاط Magnesium-26 في حالة من الإثارة ، مما يعني أنه قد تلقى طاقة إضافية. ثم يطلق الطاقة عن طريق إصدار إما أشعة جاما ، مما يؤدي إلى المغنيسيوم 26 في الحالة الطبيعية ، أو النيوترون ، مما يؤدي إلى المغنيسيوم 25. معدلات كل من تفاعلات نيون 22 (ألفا ، جاما) ونيون 22 (ألفا ، نيوترون) لها تأثيرات كبيرة على عملية s. يؤثر هذا على وفرة العناصر مثل السيلينيوم والكريبتون والروبيديوم والسترونتيوم والزركونيوم.
يلتقط نظير النيون (22Ne) جسيم ألفا (α) لتكوين المغنيسيوم 26 (26 ميغاغرام) في حالة الإثارة. يطلق المغنيسيوم -26 المتحمس الطاقة عن طريق انبعاث أشعة جاما (γ) ، مما يؤدي إلى المغنيسيوم 26 أو النيوترون ، مما يؤدي إلى المغنيسيوم 25. الائتمان: الصورة بإذن من داستن سكريفن ، جامعة تكساس إيه آند إم
الأثر
يحاول العلماء الإجابة على السؤال ، ما هو أصل العناصر في الكون؟ الجواب معقد للغاية. يتطلب جهدًا تعاونيًا من قبل الباحثين في العديد من المجالات وكمية هائلة من البيانات التجريبية. جزء واحد من الإجابة على هذا السؤال هو فهم العمليات المحددة التي تخلق عناصر أثقل من الحديد. تتشكل بعض هذه العناصر من خلال تفاعلات نووية معينة داخل النجوم تتضمن التقاط النيوترونات (العملية s). النيوترونات غير مستقرة ويجب إنتاجها باستمرار لتغذية هذه العملية. يعد تحديد شدة تفاعلات المصدر النيوتروني أمرًا مهمًا لفهم سيناريو التركيب النووي هذا.
نبذة عامة
تفاعلان لهما تأثير قوي على تدفق النيوترونات أثناء عملية s ، 22Ne (α ، γ) 26Mg و 22Ne (α، n) 25Mg. يصعب قياس احتمالات حدوث هذه التفاعلات بشكل مباشر لأن هذه الاحتمالات (تسمى المقاطع العرضية للتفاعل) منخفضة للغاية عند الطاقات ذات الصلة بالتخليق النووي النجمي. استخدم فريق من علماء الفيزياء النووية طريقتين غير مباشرتين لتحديد احتمالات كلا التفاعلين. استخدمت كلتا الطريقتين شعاعًا من 22 نيونًا تم إنتاجه في معهد سيكلوترون بجامعة تكساس إيه آند إم. في إحدى الدراسات ، قاس الفريق احتمالية أن تتحلل جسيمات ألفا في الحالات المثارة الأكثر صلة في 26-مغنيسيوم. تضمنت التجربة الأخرى قياسات مباشرة لنسب تفرع النيوترون / جاما لنفس الحالات المثارة. قاد الجمع بين هذه الدراسات الباحثين إلى استنتاج ثابت: أن الاحتمال الفعلي لحدوث تفاعل 22Ne (α، n) 25Mg أقل من الاحتمال المقبول على نطاق واسع بعامل ثلاثة. يغير هذا الاكتشاف بشكل كبير الوفرة النهائية للعملية s لبعض العناصر ، مثل السيلينيوم ، والكريبتون ، والروبيديوم ، والسترونتيوم ، والزركونيوم.
مراجع حسابات
جياتيسا ، هـ. وآخرون. تقييد 22ني (α,γ)26ملغ و 22ني (α،ن)25معدلات تفاعل المغنيسيوم باستخدام فرعي كولوم α- نقل ردود الفعل. رسائل الفيزياء ب 802، 135267 (2020). [DOI: 10.1016 / j.physletb.2020.135267]
أوتا ، س. وآخرون. خصائص الاضمحلال 22ني + α الرنين وتأثيرها على عملية التخليق النووي. رسائل الفيزياء ب 802، 135256 (2020). [DOI: 10.1016 / j.physletb.2020.135256]
التمويل:
تم دعم هذا البحث من قبل وزارة الطاقة (DOE) مكتب العلوم ، مكتب الفيزياء النووية. من قبل الإدارة الوطنية للأمن النووي من خلال مركز التميز في التدريب النووي والبحوث الجامعية (CENTAUR) ؛ ومعهد الحلول النووية في جامعة تكساس إيه آند إم. كما تم دعم اثنين من المؤلفين من قبل مؤسسة ويلش. كما تم دعم ثلاثة من المؤلفين من قبل مجلس مرافق العلوم والتكنولوجيا في المملكة المتحدة.
