Впервые ядерные реакции, идущие в недрах сверхновых, были воспроизведены в лабораторных условиях

Одним из наиболее важных из неразрешенных вопросов современной науки является определение источников происхождения некоторых из химических элементов, более тяжелых чем железо. Это относится приблизительно к 30 элементам с так называемыми «p-ядрами», на долю которых приходится около одного процента от общего количества тяжелых элементов в Солнечной системе, но чье астрофизическое происхождение так и продолжает оставаться загадкой. Из-за того, что в силу ряда понятных причин у ученых отсутствует сейчас возможность непосредственного наблюдения за процессами, происходящими во время взрывов сверхновых звезд, единственным способом распутывания данной загадки являются серии экспериментов в лабораториях, расчеты теоретических моделей и т.п.

Эксперимент проводился с использованием спектрометра отдачи EMMA в сочетании
с гамма-антенной решеткой TIGRESS в Национальной лаборатории TRIUMF
© University of Surrey

Одним из таких экспериментов стали исследования, проведенные учеными из Nuclear Physics Group, Суррей, Великобритания, и Национальной лаборатории TRIUMF, Канада. Используя луч разогнанных до высокой скорости ядер радиоактивных атомов, им удалось воспроизвести в недрах своей лабораторной установки некоторые ядерные реакции, протекающие естественным путем во время взрыва сверхновой.

Целью эксперимента было измерение темпа синтеза определенных p-ядер, ядер стронция-84 во время так называемого гамма-процесса. Экспериментальная установка состояла из источника исходного материала, луча высокоэнергетических ядер атомов, нескольких мощных источников гамма-излучения, выполнявших роль энергетической накачки, и электростатического сепаратора, который позволил разделить и определить количество ядер различных элементов, образовавшихся в ходе гамма-процесса.

Регулируя энергию подаваемых ядер атомов, энергию гамма-лучей и прочие условия в активной зоне экспериментальной установки, ученые смогли добиться максимального подобия гамма-процесса в установке процессу, происходящему при взрыве сверхновой. При этом удалось выяснить, что темп ядерных реакций гамма-процесса в действительности оказался значительно ниже значения, предсказанного теоретическими моделями. А количество образовавшихся ядер стронция-84 превышает теоретическое значение, чем можно объяснить обнаружение большого количества этого элемента в материале некоторых метеоритов и астероидов, что также поможет ученым пролить свет на некоторые другие астрофизические процессы.

«Еще несколько лет назад такие эксперименты находились за гранью возможностей современных технологий» — пишут исследователи, — «Но бурные процессы развития технологий делают невозможное возможным и открывают перед нами огромные перспективы в самом ближайшем времени».

Статья опубликована в журнале Physical Review Letters  
Источник: dailytechinfo.org