Меню

Нуклеосинтез во вселенной презентация

Нуклеосинтез в ранней вселенной

Образование водородно-гелиевой плазмы >>

Нуклеосинтез в ранней вселенной. (1-100) c. Спустя чуть более 1 с с момента Большого взрыва антивещество во Вселенной полностью аннигилировало. Таким образом, в составе Вселенной не осталось антивещества. Вещество было представлено протонами, нейтронами, электронами, а излучение — фотонами и нейтрино.

Слайд 39 из презентации «Происхождение галактик и звезд» к урокам астрономии на тему «Галактики»

Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке астрономии, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Происхождение галактик и звезд.pptx» можно в zip-архиве размером 4042 КБ.

Галактики

«Происхождение галактик и звезд» — Образование галактик. Плотность Вселенной. Закон Хаббла. Разбегание галактик. Разлет галактик. Астрономические структуры. Эпоха великого объединения. Критическая плотность вселенной. Гравитация и искривление пространства. Плотность. Планковская эпоха. Образование сверскоплений галактик. Нуклеосинтез в ранней вселенной.

«Галактики и звёзды» — Группа звезд. Звезда. Газопылевое облако. Энергия термоядерной реакции. Превращения. Этапы существования звёзд. Современная структура Вселенной. Астрономические наблюдения. Красный гигант. Галактики распределены не равномерно. Возраст Метагалактики. Типы галактик. Черная дыра. Черные дыры. Электроны.

«Свойства галактик» — Общие свойства галактик. Необычные галактик . Наша Галактика. Ультракомпактные карликовые галактики. Спиральные галактики. Гравитационно-связанная система. Радиогалактики. Малое Магелланово облако. Неправильные галактики. Состав эллиптических галактик. Эллиптические галактики. Андромеда. Люди. Открытие галактик.

«Типы галактик» — В 1929 открыл закон Хаббла, доказав наблюдениями факт расширения Вселенной. Радиогалактики. Тусклая линия вниз из центра — джет, выброшенный из окрестностей черной дыры. Галактика М101. Взаимодействующие галактики «Водоворот». Взаимодействующая галактика «Колесо». В центре Галактики предполагается существование массивной черной дыры.

«Виды галактик» — Протогалактические облака. Блеск. Пространственное расположение галактик. Закон Хаббла. Квазары и квазаги. Исторический очерк. Взаимодействующие галактики. Метагалактика. Линейность. Галактики. Облако. Спиральные галактики. Неправильные галактики. Проблема скрытой массы галактик. Скопления галактик.

«Галактики и туманности» — Туманность Кольцо. Галактика — система из звёзд, межзвёздного газа, пыли и тёмной материи. . Вид с Земли. Большое. Галактика Сомбреро. Туманность Бабочка. Снимок телескопа из космоса. Туманность Кошачий глаз. Большое и Малое Магеллановы Облака. туманность Андромеды вид с Земли. Астрономия. Малое. Представляю вам снимки, сделанные с помощью орбитального телескопа Хаббл.

Источник

Нуклеосинтез в ранней вселенной

Образование водородно-гелиевой плазмы >>

Нуклеосинтез в ранней вселенной. (1-100) c. Спустя чуть более 1 с с момента Большого взрыва антивещество во Вселенной полностью аннигилировало. Таким образом, в составе Вселенной не осталось антивещества. Вещество было представлено протонами, нейтронами, электронами, а излучение — фотонами и нейтрино.

Слайд 39 из презентации «Происхождение галактик и звезд» к урокам астрономии на тему «Галактики»

Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке астрономии, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ». Скачать всю презентацию «Происхождение галактик и звезд.pptx» можно в zip-архиве размером 4042 КБ.

Галактики

«Происхождение галактик и звезд» — Образование галактик. Плотность Вселенной. Закон Хаббла. Разбегание галактик. Разлет галактик. Астрономические структуры. Эпоха великого объединения. Критическая плотность вселенной. Гравитация и искривление пространства. Плотность. Планковская эпоха. Образование сверскоплений галактик. Нуклеосинтез в ранней вселенной.

«Галактики и звёзды» — Группа звезд. Звезда. Газопылевое облако. Энергия термоядерной реакции. Превращения. Этапы существования звёзд. Современная структура Вселенной. Астрономические наблюдения. Красный гигант. Галактики распределены не равномерно. Возраст Метагалактики. Типы галактик. Черная дыра. Черные дыры. Электроны.

«Свойства галактик» — Общие свойства галактик. Необычные галактик . Наша Галактика. Ультракомпактные карликовые галактики. Спиральные галактики. Гравитационно-связанная система. Радиогалактики. Малое Магелланово облако. Неправильные галактики. Состав эллиптических галактик. Эллиптические галактики. Андромеда. Люди. Открытие галактик.

«Типы галактик» — В 1929 открыл закон Хаббла, доказав наблюдениями факт расширения Вселенной. Радиогалактики. Тусклая линия вниз из центра — джет, выброшенный из окрестностей черной дыры. Галактика М101. Взаимодействующие галактики «Водоворот». Взаимодействующая галактика «Колесо». В центре Галактики предполагается существование массивной черной дыры.

«Виды галактик» — Протогалактические облака. Блеск. Пространственное расположение галактик. Закон Хаббла. Квазары и квазаги. Исторический очерк. Взаимодействующие галактики. Метагалактика. Линейность. Галактики. Облако. Спиральные галактики. Неправильные галактики. Проблема скрытой массы галактик. Скопления галактик.

«Галактики и туманности» — Туманность Кольцо. Галактика — система из звёзд, межзвёздного газа, пыли и тёмной материи. . Вид с Земли. Большое. Галактика Сомбреро. Туманность Бабочка. Снимок телескопа из космоса. Туманность Кошачий глаз. Большое и Малое Магеллановы Облака. туманность Андромеды вид с Земли. Астрономия. Малое. Представляю вам снимки, сделанные с помощью орбитального телескопа Хаббл.

Источник

Реферат на тему: «Нуклеосинтез во вселенной»

1 Физический факультет МГУ им. Ломоносова Реферат на тему: «Нуклеосинтез во вселенной» Выполнила: Балакшина Вероника. Москва 2016.

2 Введение Окружающий нас мир состоит из различных химических элементов. Как образовались эти элементы в естественных условиях? В настоящее время общепризнанной является точка зрения, что элементы, из которых состоит Солнечная система, образовались в ходе звездной эволюции. С чего начинается образование звезды? По современным оценкам только наша галактика — Млечный Путь насчитывает около 100 млрд звезд. Звезды рождаются и в современную эпоху спустя млрд лет после образования Вселенной. Звезды конденсируются под действием гравитационных сил из гигантских газовых молекулярных облаков. Масса вещества, сосредоточенного в них, составляет значительную часть всей массы галактик. Эти газовые облака первичного вещества состоят преимущественно из ядер водорода. Небольшую примесь составляют ядра гелия, образовавшиеся в результате первичного нуклеосинтеза. Большая туманность Орион — пример такого облака. Облако видимо потому, что оно освещено ближайшими звездами.

3 Нуклеосинтез Нуклеосинтезом называют образование атомных ядер в естественных условиях. Атомные ядра образуются в ядерных реакциях, происходящих во Вселенной на различных стадиях её эволюции. Наблюдаемая материя концентрируется в звездах и планетах, а также образует разряженную межзвездную среду. Эта материя представляет собой главным образом нуклиды(атомные ядра с различным числом протонов и нейтронов) девяносто двух химических элементов от водорода до урана. Все разнообразие ядерного состава Вселенной сводится примерно к 300 нуклидам. Три основных механизма нуклеосинтеза: космологический (первичный или дозвёздный) нуклеосинтез, синтез ядер в звёздах и при взрывах звёзд, нуклеосинтез под действием космических лучей. Механизмы нуклеосинтеза неотделимы от процессов во Вселенной и характером её эволюции. Современная наука полагает, что Вселенная родилась около 14 млрд. лет назад в результате так называемого Большого взрыва. Вначале вещество Вселенной, состоящее из элементарных частиц и излучения, было сконцентрировано в малом объёме и имело огромную плотность и температуру. Происходило стремительное расширение Вселенной, сопровождаемое её охлаждением. С появлением первых звёзд (примерно через 2 млрд. лет) Вселенная вступила в звёздную эру, в которой пребывает и сейчас. Космологический нуклеосинтез это синтез ядер на раннем этапе эволюции Вселенной (до образования звёзд). В краткий период секунд после Большого взрыва во Вселенной впервые реализовались условия для протекания термоядерных реакций синтеза. В горячем веществе Вселенной, содержавшем протоны и нейтроны при температуре 109 К, в результате их слияния образовывались лёгкие элементы, такие как дейтерий, тритий, гелий, литий.

Читайте также:  Белоцерковский с м первопроходцы вселенной земля космос земля

4 После того как во Вселенной образовались звёзды, основным механизмом нуклеосинтеза стали ядерные реакции в звёздах. Лёгкие ядра (и химические элементы) вплоть до железа и никеля образуются в звёздах в термоядерных реакциях синтеза. Ядра более тяжёлых элементов вплоть до урана образуются в массивных звёздах и при их взрывах главным образом в результате захвата нейтронов более лёгкими ядрами с последующим бетараспадом (β-). Некоторые химические элементы образуются в результате взаимодействия космических лучей с межзвёздной средой. В результате нуклеосинтеза сформировался современный атомарный состав Вселенной. В ней больше всего водорода ( 91% атомов) и гелия ( 8.9%). Остальных атомов 5 Распространенность элементов. Распространенностью элементов называется число ядер данного элемента в веществе, приходящееся на определенное число ядер эталонного элемента. В качестве эталонного элемента обычно выбирают водород или кремний. Экспериментальные данные о распространенности различных элементов получают путем анализа элементного состава Земли, Луны и других планет, метеоритов, на основе спектрального анализа Солнца и других звезд межзвездной среды, а также из содержания различных ядер в составе космических лучей. Распространенность элементов как функция массового числа, построенная на основе анализа информации о распространенности элементов на Земле, в метеоритах, на Солнце и в звездах, схематически показана ниже. Логарифм распространенности нуклидов во Вселенной в зависимости от массового числа (по данным Е. Андерса и Н. Гривса, 1989). Среди наиболее существенных особенностей распространѐнности элементов можно выделить следующие: Элементное вещество Вселенной в основном состоит из водорода 91% всех атомов. По распространѐнности гелий занимает второе место, составляя 9% всех атомов. Существует глубокий минимум, соответствующий литию, бериллию и бору. Сразу за этим минимумом следует резкий подъѐм повышенной распространѐнности углерода и кислорода. За кислородным максимумом идѐт скачкообразное падение вплоть до скандия (Z = 21, А = 40). Наблюдается повышенная распространѐнность элементов в районе железа («железный пик»).

6 После А 60 уменьшение распространѐнности происходит более плавно, причѐм наблюдаются локальные максимумы в районе магических чисел протонов или нейтронов 50, 82, 126. Как правило, распространѐнность чѐтно-чѐтных нуклидов (чѐтные Z и N) выше, чем соседних нуклидов с нечѐтным числом нуклонов. Все эти особенности распространѐнности элементов во Вселенной находят объяснение в современной теории образования нуклидов. Для объяснения образования химических элементов в 1948 году Г. Гамовым была выдвинута теория Большого взрыва. Однако детальные расчеты показали, что в этой модели невозможно объяснить образование элементов тяжелее Li. На начальном этапе эволюции Вселенной, примерно через 100 с после Взрыва, при температуре

109 K в термоядерных реакциях образовались лишь самые легкие атомные ядра — изотопы водорода и гелия. Согласно современным представлениям образование более тяжелых ядер на этом этапе оказывается невозможным. Более тяжелые ядра образовались лишь через миллиарды лет после Большого взрыва в процессе звездной эволюции.

7 Эволюция массивной звезды. Скорость протекания реакций слабого взаимодействия таких, как: p + e n + νe, n + e+ p + νe, p + eν n + e+, n p + e + νe, зависит от температуры и плотности. Чем они ниже, тем ниже скорость реакции. По мере расширения и остывания Вселенной наступает момент, когда снижающаяся скорость реакций уже не в состоянии поддерживать равновесие между нейтронами и протонами, скорость слабых процессов становится меньше скорости расширения Вселенной. Этот момент наступает примерно через 2 с после Большого Взрыва при Т 1010 К, когда средние кинетические энергии частиц, уменьшились до 1 МэВ. Равновесное отношение концентраций нейтронов и протонов уменьшилось к этому моменту до 1/6 и до начала первичного нуклеосинтеза это отношение снижалось в основном за счѐт распада нейтронов. Стартовой реакцией первичного нуклеосинтеза является реакция образования дейтерия p + n 21H + γ МэВ. Звезды образуются из отдельных неоднородностей в гигантском молекулярном облаке. Эти неоднородности имеют специальное название — компактные зоны. Типичные компактные зоны имеют размер порядка нескольких световых месяцев, плотность 3 10^4 молекул водорода в 1 см3 и температуру

10 K. Сжатие компактной зоны начинается с коллапса внутренней части, т.е. со свободного падения вещества в центре зоны. Гравитационная сила сближает атомы так, что сгустки становятся меньше и плотнее. Падая на центр притяжения, молекулы приобретают энергию и в результате взаимодействия (столкновения) вначале происходит разрушение молекул на отдельные атомы. Гравитационное сжатие увеличивает температуру сгустка. Постепенно область коллапса перемещается к периферии, охватывая всю зону. Так начинается процесс звездообразования. Сгусток, образующийся в центре коллапсирующего облака, называют протозвездой. Падающий на поверхность протозвезды газ (это явление носит название аккреции) образует ударный фронт, что приводит к разогреву газа до

106 K. Затем газ, в результате излучения, быстро охлаждается, образуя последовательные слои вещества протозвезды. Когда температура в центре звезды, повышающаяся за счет сжатия звездного вещества за счет гравитационных сил, достигает млн. K, кинетические энергии сталкивающихся ядер водорода оказываются достаточными для преодоления кулоновского отталкивания и начинаются ядерные реакции горения водорода, останавливающие дальнейшее сжатие звезды. Тепло, выделяющееся в процессе термоядерной реакции горения водорода, создает давление, которое противодействует гравитационному сжатию и не позволяет звезде коллапсировать пока происходит сгорание водорода. Это самая длительная стадия в звездной эволюции. Звезда находится в состоянии квазистатического равновесия, при

8 котором энергия, высвобождаемая в термоядерных реакциях, компенсирует потери энергии на излучение с поверхности звезды. По мере того, как в центральной части звезды происходит горение водорода, его запасы там истощаются и происходит накопление гелия. Когда водород в центре звезды выгорел, энергия за счет термоядерной реакции горения водорода не выделяется и в действие вновь вступают силы гравитации. Гелиевое ядро, образовавшееся в центре, начинает сжиматься, нагреваясь еще больше. Кинетическая энергия сталкивающихся ядер гелия увеличивается и достигает величины, достаточной для преодоления сил кулоновского отталкивания. Начинается следующий этап: горение гелия, а затем и более тяжелых ядер. Ядерные реакции синтеза более тяжелых элементов могут продолжаться до тех пор, пока возможно выделение энергии. На завершающем этапе термоядерных реакций в процессе горения кремния образуются ядра в районе железа. Это конечный этап звездного термоядерного синтеза, так как ядра в районе железа имеют максимальную удельную энергию связи. Стадии развития массивной звезды: При температуре 5 10^9K существенную роль начинают играть реакции фоторасщепления железа на нейтроны, протоны и ядра гелия. Эти реакции протекают с поглощением энергии. Звезда теряет устойчивость, кинетическая энергия падающего к центру звезды вещества приводит к быстрому увеличению скорости горения наружных слоев звезды. При температуре K кислород во внешней зоне выгорает в течение нескольких минут. Этот процесс называется взрывом сверхновой, после чего образуется нейтронная звезда или черная дыра.

Читайте также:  Виды галактик во вселенной астрономия

9 Горение водорода Первые качественные модели реакций горения водорода исходили из следующего: 1. Только ядро водорода, имеющее минимальный электрический заряд, способно преодолеть кулоновский барьер с вероятностью достаточной для слияния ядер при температурах звезд. 2. Водород — самый распространенный элемент во Вселенной. Бете и Вайцзеккер показали, что возможны две различные последовательности реакций преобразования 4-х ядер водорода в ядро 4 He, которые могут обеспечить достаточное выделение энергии для поддержания светимости звезды: — протон — протонная цепочка (pp — цепочка), в которой водород превращается непосредственно в гелий; — углеродно — азотно — кислородный цикл (CNO — цикл), в котором в качестве катализатора участвуют ядра C, N и O. Какая из этих двух реакций играет более существенную роль, зависит от температуры звезды (рис. 13). В звездах, имеющих массу, сравнимую с массой Солнца, и меньше, доминирует протон — протонная цепочка. В более массивных звездах, имеющих более Рис. 13. Зависимость от температуры логарифма скорости V выделения энергии в водородном (pp) и углеродном (CNO) циклах высокую температуру, основным источником энергии является CNO — цикл. При этом, естественно, необходимо, чтобы в составе звездного вещества присутствовали ядра C, N и O. По современным представлениям температура внутренних слоев Солнца составляет K и доминирующую роль в выделении энергии играет протон — протонная цепочка. Протон — протонная цепочка представлена на рис. 14. Под каждой стрелкой приведено либо время t протекания данной реакции в условиях Солнца, либо период полураспада T1/2 ядра. Для каждой реакции приведена энергия реакции Q..

10 Рис. 14. Протон — протонная цепочка. В звездах с массой большей, чем у Солнца, pp — цепочка не является главным источником энергии. Вещество звезд второго поколения наряду с водородом и гелием содержит более тяжелые элементы, образующиеся в реакциях горения водорода и гелия, и, в частности, азот, углерод, кислород, неон и другие. Эти элементы играют роль катализаторов в реакциях горения водорода. Когда температура в центре звезды приближается к 20 млнk, в звездах начинается цепочка ядерных реакций, в ходе которых ядра углерода испытывают ряд последовательных превращений, а из водорода образуется гелий. Эта цепочка реакций называется CNO — циклом. В процессе CNO-цикла 13С производится в последовательности реакций 12С(p,γ)13N(e+,ve) 13С. В последующем процессе горения гелия нейтрон образуется в реакции 12С(α,n)16О. Цепочка реакций I С+ p = N + γ (Q = 1.94 МэВ) 13 N = 13 C + e+ + νe (Q = 1.20 МэВ, T1/2=10 мин) C + p = N + γ (Q = 7.55 МэВ) 14 N 15 О 15 + p = О 15 = N + γ (Q = 7.30 МэВ) 12 + e+ + νe (Q = 1.73 МэВ, T1/2=124 с) С 15 N+ p 12 4 С+ Нe (Q = 4.97 МэВ). Цепочка реакций II

11 15 16 N + p = O + γ (Q = МэВ), 16 O + p = 17 F + γ (Q = 0.60 МэВ), 17 F 17 = O + e+ + νe (Q = 1.74 МэВ, T1/2=66 c), O+ p = N Цепочка реакций III + α (Q = 1.19 МэВ). 17 O 18 + p = F + γ (Q = 6.38 МэВ), 18 F 18 = O + e+ + νe (Q = 0.64 МэВ, T1/2=110 мин), O+ p = N + α (Q = 3.97 МэВ). На рисунке ниже показана зависимость от температуры логарифма скорость выделения энергии в водородном РР и углеродном CNO-циклах в условиях, характерных для звезд типа Солнца. Так как температура в недрах Солнца

13 106К, то оно светит в основном за счет энергии, выделяющейся в водородном цикле.

12 Ne — цикл и Mg — Al — цикл. В звездах второго поколения, содержащих Ne, Mg, Al, возможны замкнутые циклы, приводящие к горению водорода с образованием 4 He (рис. 17, 18). Из-за высокого кулоновского барьера ядер Ne, Mg, Al горение водорода при участии катализаторов Ne, Mg, Al возможно при температуре T K. Mg — Al и Ne — циклы не играют существенной роли в выделении ядерной энергии в звездах, однако их необходимо учитывать для правильного описания распространенности изотопов Ne, Mg и Al (рис. 17, 18). Реакции 27 Al(p,γ) 28 Si и 23 Na(p, ) 24 Mg приводят к утечке ядер из Mg — Al и Ne — циклов. Рис. 17. Ne — цикл. Широкой стрелкой указан выход из замкнутого цикла. Рис. 18. Mg — Al — цикл. Широкой стрелкой указан выход из замкнутого цикла. Горение гелия После водорода гелий наиболее распространенный элемент. Во Вселенной в целом на 10 ядер водорода приходится одно ядро гелия. Проблема заключается в том, что реакции между двумя ядрами водорода, двумя ядрами гелия, ядром водорода и ядром гелия приводят либо к несвязанным системам 2He, 5Li, либо к образованию ядра 8Be, имеющего время жизни с: 1H + 1H 2He + γ, 1H + 4He 5Li + γ, 4He + 4He 8Be + γ, где Eγ=0.09 МэВ Однако из-за высокой плотности ядер 4He оказывается, что прежде, чем ядро 8Be снова распадается на две α-частицы, оно успевает провзаимодействовать ещѐ с одним ядром 4He. В результате образуется стабильное ядро 12С: 4He + 8Be 12C МэВ.

13 Горение углерода, кислорода В результате горения гелия в центре звезды образуется углерод, и термоядерные реакции в центре звезды вновь останавливаются. Основными процессами при этом являются последовательный захват ядер гелия с образованием α-кратных ядер 12C α 16O α 20Ne α 24Mg α 28Si и реакции слияния углерода и кислорода 12C+12C, 16O+16O, 12C+16O. Горение кремния Результатом α-процесса в звездах является обогащение ядра звезды изотопом 28Si, так как, с одной стороны, для этого изотопа существуют различные возможности быстрого синтеза, а с другой он обладает повышенной устойчивостью. На этой стадии эволюции массивных звѐзд существенную роль начинают играть многочисленные реакции с участием протонов, нейтронов, α-частиц и γквантов. Протоны, нейтроны, α-частицы появляются внутри звезды за счѐт реакций расщепления под действием γ-квантов уже образованных элементов. Эти реакции приводят к образованию элементов в районе железного максимума на основе исходных ядер 28Si.

Читайте также:  Органайзеры для кухни вселенная порядка

14 Реакции под действием нейтронов Распространенность элементов, расположенных в области за железом, относительно слабо зависит от массового числа A. Это свидетельствует об изменении механизма образования этих элементов. Образование этих элементов в результате взаимодействия заряженных частиц сильно подавлено из-за кулоновского барьера. Фактор, который также необходимо принять во внимание, состоит в том, что большинство тяжелых элементов являются — радиоактивными. По современным представлениям тяжелые элементы образуются в реакциях захвата нейтронов. Обычно различают быстрый (r) и медленный (s) процессы захвата нейтронов (от английских слов rapid и slow). Эти два механизма различаются отношением скорости захвата нейтронов (реакция (n, )) к скорости -распада. При условии τβ /τ(n,γ) 60 образуется в результате s- процесса. Медленный s-процесс происходит в оболочках красных гигантов. Конкретный набор изотопов и соотношение между ними, получающееся в реакциях медленного захвата нейтронов, зависит от соотношения скоростей процессов β-распада и захвата нейтронов. Рис. 29. Образование элементов в s — процессе. При условии τβ /τ(n,γ) >> 1 в процесс образования тяжелых элементов будет дополнительно вовлечено большое количество β- радиоактивных элементов с короткими периодами полураспада (так называемое образование r-элементов ). Выбор в качестве исходного материала более легких ядер наталкивается на большие трудности. Во-первых, чем легче исходное ядро, тем большее число нейтронов должно быть захвачено и время образования тяжелых элементов существенно увеличивается. Вовторых, отсутствие стабильных ядер с A = 5 и A = 8 приводит к тому, что этот рубеж нельзя перейти путем последовательного захвата нейтронов. В — третьих, сечение радиационного захвата нейтронов для ядер 12 C, 16 O и 40 Ca составляет крайне малую величину и следовательно время образования тяжелых элементов должно увеличиваться на несколько порядков. Эти аргументы наиболее существенны для выбора в качестве

15 исходных нуклидов ядер области железного пика. Наиболее важным аргументом в пользу механизма образования тяжелых элементов в реакциях захвата нейтронов является следующий. Оказывается, что произведение сечения захвата нейтронов σn,γ(a) с энергией кэв на распространенность ядер n(a) долины β-стабильности является монотонно меняющейся величиной, в то время как сечение σn,γ реакции (n,γ) и распространенность элементов сильно варьируется от ядра к ядру. В частности, это объясняет почему ядра с магическими числами N и Z встречаются чаще. s — Процесс имеет надежное экспериментальное подтверждение. На рис. 30 в соответствии с предсказанием модели, опирающейся на механизм медленного последовательного захвата нейтронов, произведение n σ действительно близко к константе на некоторых участках (A =90-130, ). Для того, чтобы в звездах эффективно протекал s-процесс необходимы определенные условия. 1. Температура вещества T должна быть больше 10 8 K для того, чтобы могли происходить ядерные реакции с образованием нейтронов. 2. Плотность нейтронов должна превышать см Условия 1 и 2 должны существовать в звезде в течение достаточно продолжительного времени (больше 10 3 лет), чтобы путем последовательного захвата нейтронов могли образовываться тяжелые ядра. 4. Продукты s-процесса должны эффективно выноситься во внешнюю оболочку звезды и попадать в межзвездную среду без дальнейших ядерных реакций. Рис. 30. Экспериментальная зависимость n от массового числа A

16 Основная проблема при описании s-процесса — источник нейтронов. Обычно в качестве источника нейтронов рассматривают две реакции — 13 C(α,n) 16 O и 22 Ne(α,n) 25 Mg. Образование нейтронов происходит в следующей цепочке реакций: 12 C + p 13 N + γ 13 N 13 C + e + + e 13 C + α 16 O + n (Q = 1.94 МэВ), (Q = 1.20 МэВ, T1/2=10 мин), (Q = 2.22 МэВ). (3) Дополнительным источником нейтронов с плотностью н/см 3 при T

10 8 K могут быть фотоядерные (фотонейтронные) реакции: 13 C + γ 12 C + n (Q= МэВ), 14 N + γ 13 N + n (Q= МэВ). (4)

17 Х-процесс Изотопы Li, Be, B образуются в реакциях расщепления (скалывания) при взаимодействии галактических космических лучей с веществом межзвёздной среды: 1) лёгкая компонента космических лучей (быстрые протоны и α-частицы) в результате столкновения с тяжёлыми ядрами межзвёздной среды вызывает расщепление их с образованием изотопов Li, Be, B, которые затем смешиваются с межзвёздной средой; 2) быстрые ядра С, N, O, входящие в состав космического излучения, сталкиваясь с ядрами Н и Не, превращаются в Li, Be, B. Рис Основные компоненты первичных космических лучей. Рис Каскад вторичных частиц в атмосфере Земли. Е-процесс. Процесс, в котором в условиях термодинамического равновесия образуются элементы, расположенные в районе железного максимума. P-процесс. Это образование наиболее легких изотопов ядер. Он включает в себя образование и захват позитронов, захват протона, фоторождение нейтрона, (p,n) — реакции.

18 Заключение Если считать Вселенную закрытой (то есть имеющей положительное искривление по сравнению с Евклидовым пространством), то через десятки миллиардов лет начнется ее сжатие. Если же Вселенная открытая, то есть плоская, то сначала погаснут звезды (Солнце превратится в белый карлик через

5 млрд лет, а еще раньше погаснут более массивные звезды). Хотя процесс образования звезд происходит и в настоящее время, наступит эпоха когда новые звезды не будут рождаться, запасы ядерной материи будут исчерпаны (

1014 лет). Через лет прекратят существование галактики, причем около 90% звездной материи будет рассеяно в межгалактическом пространстве, а оставшиеся 10% — затянуто в черные дыры. Но в конце концов на месте каждой галактики останется одна сверхмассивная черная дыра. Рассеянная в пространстве ядерная материя исчезнет за счет распада внутриядерных нуклонов ( лет). В конце концов из всех массивных объектов Вселенной образуются супергалактические черные дыры. И, наконец, эти черные дыры будут испаряться, этот крйне медленный процесс завершится через лет. При этом во Вселенной останется, главным образом, сильно разреженный газ электронов, позитронов, фотонов и нейтрино лептонная пустыня, изредка «тревожимая» холодными фотонами.

19 Литература Б.С. Ишханов, М. Е. Степанов, Т. Ю. Третьякова Семинары по физике частиц и атомного ядра Б.C. Ишханов, И.М. Капитонов, И.А. Тутынь «Нуклеосинтез во Вселенной»

Источник

Adblock
detector