Ядзерны сінтэз

Табліца паходжання атамаў хімічных элементаў

Ядзерная фізіка

Атамнае ядро · Радыеактыўны распад · Ядзерная рэакцыя · Тэрмаядзерная рэакцыя Асноўныя тэрміны Атамнае ядро · Ізатопы · Ізабары · Кропельная мадэль ядра · Перыяд паўраспаду · Масавы лік · Састаўное ядро · Ланцуговая ядзерная рэакцыя · Ядзернае эфектыўнае сячэнне Распад ядраў Закон радыеактыўнага распаду · Альфа-распад · Бэта-распад · Гама-выпраменьванне · Кластарны распад Складаны распад Электронны захоп · Двайны бэта-распад · Двайны электронны захоп · Унутраная канверсія · Ізамерны пераход Выпраменьванні Нейтронны распад · Пазітронны распад · Пратонны распад · Фотарасшчапленне Захват Электронны захоп · Нейтронны захоп R · S · P · Rp Дзяленне ядра Спантаннае дзяленне Ядзерны сінтэз Пратон-пратонны цыкл · CNO-цыкл · Трайны альфа-працэс · Геліевая ўспышка · Гарэнне вугляроду · Вугляродная дэтанацыя · Гарэнне кіслароду · Гарэнне неону · Гарэнне крэмнію · Рэакцыі сколвання Зорны ядзерны сінтэз Ядзерны сінтэз у Вялікім выбуху Ядзерны сінтэз у звышновых Вядомыя вучоныя Бекерэль · Бетэ · Бор · Гейзенберг · Марыя Кюры · П’ер Кюры · Рэзерфорд · Содзі · Уілер · Фермі

Ядзерны сінтэз — працэс утварэння ядраў хімічных элементаў цяжэй вадароду ў ходзе рэакцыі ядзернага сінтэзу (зліцця).

У астрафізіцы

У астрафізіцы адрозніваюць першасны ядзерны сінтэз, які праходзіў на пачатковых стадыях існавання Сусвету ў працэсе Вялікага Выбуху і зорны ядзерны сінтэз.

Першасны ядзерны сінтэз

Ядзерныя рэакцыі пры першасным ядзерным сінтэзе.

У працэсе першаснага ядзернага сінтэзу ўтвараюцца элементы не цяжэй літыю, стандартная мадэль Вялікага Выбуху прадказвае наступнае суадносіны элементаў: H — 75 % , ⁴He — 25%, D — 3×10⁻⁵,, ³He — 2×10⁻⁵, ⁷Li — ×10⁻⁹, што добра ўзгадняецца з эксперыментальнымі дадзенымі вызначэння складу рэчыва ў аб'ектах з вялікім чырвоным зрушэннем (па лініях ў спектрах квазараў).

Зорны ядзерны сінтэз

Частка самых лёгкіх ядраў, акрамя першаснага ядзернага сінтэзу, ўтвараюцца ў зорках. Асноўнай крыніцай энергіі зорак галоўнай паслядоўнасці з'яўляецца сінтэз гелію-4 з вадароду ў пратон-пратонным цыкле і (для зорак, больш цяжкіх, чым Сонца) у CNO-цыкле. У pp-цыкле, як прамежкавыя прадукты, утвараюцца дэйтэрый, гелій-3 і літый-7. Гелій-4 утворыцца таксама пры гарэнні першаснага дэйтэрыю, якое можа адбывацца нават у карычневых карлікаў, дзе яшчэ немагчымы pp-працэс з-за занадта малой тэмпературы і ціску ў цэнтры .

Сінтэз больш цяжкіх ядраў таксама адбываецца ў зорках. Вуглярод-12 напрацоўваецца ў патройнай геліевай рэакцыі (уключаючы яе выбухападобную праяву, вядомую як геліевая ўспышка, у ядрах чырвоных гігантаў):

${}_{2}^{4}{\textrm {He}}+{}_{2}^{4}{\textrm {He}}\rightarrow {}_{4}^{8}{\textrm {Be}}$,

${}_{4}^{8}{\textrm {Be}}+{}_{2}^{4}{\textrm {He}}\rightarrow {}_{6}^{12}{\textrm {C}}$

Некаторыя іншыя лёгкія ядры (да фтору ¹⁹F уключна) могуць сінтэзавацца ў нетрах адносна маламасіўных зорак у CNO-цыкле.

Ядры да жалеза ⁵⁶Fe сінтэзуюцца шляхам зліцця больш лёгкіх ядраў у нетрах масіўных зорак. У залежнасці ад умоў, тут задзейнічаны такія працэсы, як гарэнне вугляроду (уключаючы выбухападобнае), кіслароду, неону, крэмнію, захоп ядрамі альфа-часціц (альфа-працэс).

Сінтэз цяжкіх і звышцяжкіх ядраў ідзе шляхам павольнага або хуткага нейтроннага захопу (гл. s-працэс, r-працэс), імаверна ў прадзвышновых і пры выбухах звышновых. Утварэнне нейтронадэфіцытных цяжкіх ядраў ідзе праз p-працэс і rp-працэс (павольны і хуткі захоп пратонаў).

Эксперыментальным пацвярджэннем факта зорнага ядзернага сінтэзу служыць нізкае ўтрыманне цяжкіх элементаў у старых зорках, якія ўзніклі на ранніх стадыях эвалюцыі Сусвету з матэрыі, якая ўтварылася ў ходзе першаснага ядзернага сінтэзу і хімічны склад якой не зменены зорным ядзерным сінтэзам.

Выбухны ядзерны сінтэз

Адбываецца пры ўспышках звышновых і іншых хуткабежных працэсаў, звязаных з стратай зоркай гідрастатычнай раўнавагі.

Літаратура

• НУКЛЕОСИНТЕЗ // Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
• BBN For Pedestrians // New J.Phys. 6 (2004) 117
• Б.C. Ишханов, И.М. Капитонов, И.А. Тутынь "Нуклеосинтез во вселенной" - М., Изд-во Московского университета. 1998.