A lassú neutronbefogási folyamat egyik kulcsreakciója, amely elemeket képez, ritkábban fordul elő, mint azt korábban gondolták.
A tudomány
A lassú neutronbefogási folyamat (az s-folyamat) a csillagokban végbemenő nukleoszintézis folyamatok egyike. Ez azt eredményezi, hogy az univerzumban az elemek körülbelül fele nehezebb, mint a vas. Az s-folyamatban részt vevő két fontos reakció a Neon-22 (alfa, gamma) és a Neon-22 (alfa, neutron). Ezekben a reakciókban a neutronokban gazdag Neon-22 befogja az alfa-részecskéket. A befogás gerjesztett állapotban magnézium-26-ot termel, vagyis extra energiát kapott. Ezután energiát szabadít fel úgy, hogy vagy gamma sugarat bocsát ki, amely normál állapotban magnézium-26-hoz vezet, vagy neutront, amely magnézium-25-höz vezet. Mind a Neon-22 (alfa, gamma), mind a Neon-22 (alfa, neutron) reakció sebessége jelentős hatással van az s-folyamatra. Ez befolyásolja az olyan elemek mennyiségét, mint a szelén, kripton, rubídium, stroncium és cirkónium.
A neon izotópja (22Ne) befog egy alfa-részecskét (α), és gerjesztett állapotban magnézium-26-ot (26Mg) hoz létre. A gerjesztett magnézium-26 ezután energiát szabadít fel gamma-sugárzás (γ) kibocsátásával, ami magnézium-26-hoz vagy egy neutronhoz vezet, ami magnézium-25-höz vezet. Köszönet: A kép Dustin Scriven, Texas A&M Egyetem jóvoltából
A hatás
A tudósok arra a kérdésre próbálnak választ adni, hogy mi az univerzum elemeinek eredete? A válasz rendkívül összetett. Ez számos területen tevékenykedő kutatók együttműködését és hatalmas mennyiségű kísérleti adatot igényel. A kérdés megválaszolásának egyik része azoknak a konkrét folyamatoknak a megértése, amelyek a vasnál nehezebb elemeket hoznak létre. Ezen elemek némelyike a csillagok belsejében neutronbefogással (az s-folyamattal) járó nukleáris reakciókon keresztül jön létre. A neutronok instabilok, és folyamatosan elő kell őket termelni, hogy táplálják ezt a folyamatot. A neutronforrás-reakciók intenzitásának meghatározása fontos a nukleoszintézis forgatókönyvének megértéséhez.
Összegzésként
Az s-folyamat során a neutronfluxusra két reakció van erősen befolyással, a 22Ne(α, γ)26Mg és a 22Ne(α, n)25Mg. E reakciók bekövetkezésének valószínűségét nehéz közvetlenül mérni, mivel ezek a valószínűségek (úgynevezett reakciókeresztmetszetek) rendkívül alacsonyak a csillagok nukleoszintéziséhez szükséges energiák mellett. A magfizikusok egy csoportja két közvetett módszert alkalmazott mindkét reakció valószínűségének meghatározására. Mindkét módszer a Texas A&M Egyetem Cyclotron Institute-jában gyártott 22-neonsugarat használta. Egy tanulmányban a csapat mérte annak valószínűségét, hogy a 26-magnézium legrelevánsabb gerjesztett állapotai az alfa-részecskék hatására bomlanak le. A másik kísérlet a neutron/gamma elágazási arány közvetlen mérését jelentette ugyanazon gerjesztett állapotok esetén. Ezeket a tanulmányokat kombinálva a kutatók arra a következetes következtetésre jutottak, hogy a 22Ne(α, n)25Mg reakció bekövetkezésének valós valószínűsége háromszorosára kisebb, mint a széles körben elfogadott valószínűség. Ez a megállapítás jelentősen megváltoztatja egyes elemek, például a szelén, a kripton, a rubídium, a stroncium és a cirkónium végső s-folyamat bőségét.
Referenciák
Jayatissa, H., és mtsai. Korlátozza a 22Ne(α,γ)26Mg és 22Ne(α,n)25Mg reakciósebesség szub-Coulomb használatával α-transzfer reakciók. Fizikai levelek B 802, 135267. (2020). [DOI: 10.1016/j.physletb.2020.135267]
Ota, S. és mtsai. Bomlási tulajdonságai 22Ne + α rezonanciák és hatásuk az s-folyamat nukleoszintézisére. Fizikai levelek B 802, 135256. (2020). [DOI: 10.1016/j.physletb.2020.135256]
Finanszírozás
Ezt a kutatást az Energiaügyi Minisztérium (DOE) Tudományos Hivatala, A Nukleáris Fizikai Hivatal támogatta; a Nemzeti Nukleáris Biztonsági Hivatal a Nukleáris Képzési és Egyetemi Kutatási Kiválósági Központon (CENTAUR) keresztül; és a Texas A&M Egyetem Nukleáris Megoldások Intézete. A szerzők közül kettőt a Welch Alapítvány is támogatott. A szerzők közül hármat a brit Tudományos és Technológiai Létesítmények Tanácsa is támogatott.
