Синтез - тяжелый элемент
Cтраница 1
Синтез тяжелых элементов с помощью ускоренных ионов все более затруднен, так как период спонтанного деления с продвижением к более далеким элементам катастрофически падает. Это видно из рис. 14.12. Более стабильные ядра получаются при значительно большем содержании нейтронов, чем это достигается в реакциях с ускоренными ионами. [1]
Синтез тяжелых элементов наталкивается на огромные экспериментальные трудности. С увеличением порядкового номера элемента продолжительность жизни сверхтяжелых элементов резко ] сокращается вследствие спонтанного деления. [2]
 |
Кривая блеска сверхновой SN 1987А. После длительного периода, связанного непосредственно с периодом по. [3] |
Итак, при взрывах сверхновых происходит синтез тяжелых элементов, которые затем выбрасываются в межзвездное пространство вместе с элементами, синтезированными на предыдущих стадиях эволюции звезд. Это определяет важнейшее космогоническое значение сверхновых. [4]
В Дубне был разработан новый метод синтеза тяжелых элементов с помощью магических ядер. Подробнее о нем рассказано в следующей статье. Этим методом, предложенным профессором Ю. Ц. Оганесяном, был получен легкий спонтанно делящийся изотоп 257105 при облучении висмута-209 ионами титана-50. Изотоп 262105 был зарегистрирован по альфа-распаду в Веркли. [5]
Мы будем говорить только о легких элементах, ибо, как уже неоднократно отмечалось выше, синтез тяжелых элементов ( углерода и тяжелее) может быть полностью объяснен процессами, происходящими в ходе эволюции звезд [ см. Труран и Камерон ( 1971) ], и последующими выбросами газа из них. В космологическом нуклеосинтезе количество образующихся элементов тяжелее бора ничтожно. [6]
Действительно, менделеевское понятие об индивидуальности перешло в новую область - область ядерной химии, и ученые, занимающиеся синтезом тяжелых элементов, вынуждены решать проблему химической индивидуальности, располагая всего лишь несколькими десятками или сотнями атомов нового элемента. [7]
Как уже отмечалось, в отличие от наиболее легких элементов Периодической системы, остальные химические элементы не могут формироваться на самой ранней стадии развития Вселенной, поскольку тепловой энергии частиц оказывается недостаточно для протекания реакции синтеза тяжелых элементов. Причина в том, что среди всех элементов железо обладает наибольшей энергией связи в расчете на один нуклон, преодолеть железный барьер и образовать более тяжелые элементы путем слияния ядер становится уже невозможным. [8]
Общая энергия звезды Mjc для звезд с массой покоя M: fi 10 - 30 М0 достигает значений 1055 - 1056 эрг. При ядерных реакциях синтеза тяжелых элементов ( до железа) из водорода может освобождаться, как мы увидим несколько позже, энергия, эквивалентная приблизительно 1 % массы покоя. Поэтому превращение всего 10 % водорода, содержащегося в звезде с массой 30 MQ, в тяжелые элементы, может, вообще говоря, обеспечить наблюдаемое при вспышке сверхновой количество энергии. Однако, как мы знаем, ядерные реакции в обычных условиях протекают очень медленно и мгновенное превращение водорода в железо невозможно. [9]
С другой стороны, чрезвычайное разнообразие состава различных типов звезд заставляет отвергнуть предположение о формировании изотопного состава материи нашей Галактики в ходе единого процесса. На самом деле, обнаружение в звездах технеция достаточно убедительно доказывает, что, помимо выгорания водорода и гелия и других рассмотренных выше реакций легких элементов, в глубинах звезд должны происходить процессы, которые вплоть до настоящего времени приводят к синтезу тяжелых элементов. Эти выводы, сделанные на основании данных недавних астрономических наблюдений, наносят удар по ранее широко распространенной и во многих отношениях очень привлекательной теории синтеза элементов путем последовательного захвата нейтронов на самых ранних стадиях ( примерно в течение первого часа) существования расширяющейся вселенной. [10]
Постоянная Хаббла уменьшилась в 5 - 10 раз, время с начала расширения Вселенной оценивается в 1010 - 2 - Ю10 лет, Солнце есть звезда второго или третьего поколения. Верно то, что для синтеза тяжелых ядер нужны и свободные нейтроны. Однако эти нейтроны появляются как на медленных, так и на взрывных этапах эволюции массивных звезд. С другой стороны, в первичном дозвездном веществе, несмотря на наличие свободных нейтронов, синтез тяжелых элементов не происходит. Не удается перескочить барьер атомного веса 5: ядро Не4 не присоединяет к себе нейтроны. [11]
Страницы: 1