Jak hvězdy vytvářejí těžké prvky: Nový astrofyzikální proces odhalený v nejmodernějších jaderných experimentech

Nové poznatky o hvězdné nukleosyntéze ukazují, že klíčovým mechanismem vzniku těžkých prvků je „intermediální i-proces“, přičemž experimenty naznačují, že primárním místem těchto reakcí by mohli být bílí trpaslíci. Nedávné studie v jaderné astrofyzice představily „meziproces i“, kritickou reakční cestu pro syntézu těžkých prvků, jako je lanthan, ve hvězdách. Díky experimentům na předních pracovištích, jako je Argonne National Laboratory, vědci zpřesňují naše znalosti tohoto procesu a navrhují bílé trpaslíky jako pravděpodobná místa těchto jaderných reakcí.

Jaderná astrofyzika a i-proces
Syntéza těžkých prvků ve hvězdách zůstává ústřední hádankou jaderné astrofyziky. Vědci nedávno navrhli nový hvězdný mechanismus, meziproces „i“, který vysvětluje nové astronomické poznatky. Přesné jaderné údaje jsou nezbytné pro určení hvězdného místa, kde se i-proces odehrává. Nedávná měření jaderné reakce klíčové pro produkci lanthanu potvrzují, že i-proces by mohl vysvětlit tato astronomická pozorování, a potvrzují tak navrhované podmínky tohoto procesu.

Zkoumání dopadu nových měření
Nová měření pomáhají stanovit omezení pro podmínky i-procesu. Vědci mají v současné době omezené znalosti o tom, jak velká část syntézy těžkých prvků je výsledkem tohoto procesu. Nejnovější výsledek spolu s budoucími měřeními může pomoci vytvořit přesnější obraz nukleosyntézy. Studie, jako je tato, pomohou vědcům konečně odpovědět na otázku, jak vznikají prvky ve hvězdách.

Pokroky ve výzkumu i-procesů
Takzvaný „meziproces“ nebo „i-proces“ je nový proces nukleosyntézy, který vědci zavedli, aby vysvětlili nedávná astronomická pozorování. Vědci ze zařízení FRIB (Facility for Rare Isotope Beams), které je uživatelským zařízením Úřadu pro vědu Ministerstva energetiky (DOE), nyní představili měření jaderné reakce, která pomáhá omezit astrofyzikální podmínky i-procesu.

Experiment byl proveden na urychlovači Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS), který je uživatelským zařízením urychlovače částic DOE v Argonne National Laboratory. Experiment využíval svazky produkované zařízením CARIBU v ATLASu a hlavním použitým zařízením byl detektor FRIB SuN vyvinutý na Michiganské státní univerzitě.

Řešení nejistot při tvorbě prvků
Výzkumem bylo zjištěno, že pozorování prvku lanthanu v kombinaci s pozorováním dalších prvků, jako je baryum a europium, jsou citlivá na podmínky i-procesu. Velké nejistoty v jaderné fyzice však neumožňují výzkumníkům popsat přesné podmínky a určit místo i-procesu.

Aby pomohli vyřešit nejistoty, zejména v případě tvorby lanthanu, studovali vědci schopnost jádra barya-139 zachytávat neutrony ve hvězdném prostředí. Díky novým omezením mohou vědci potvrdit hustotu neutronů potřebnou pro i-proces. Mohou také potvrdit, že bílí trpaslíci s rychlou akrecí jsou vhodným místem pro i-proces.

Zdroj: https://scitechdaily.com/how-stars-forge-heavy-elements-new-astrophysical-process-revealed-in-cutting-edge-nuclear-experiments/

autor: František