Proces p

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Procesy jądrowe
Procesy rozpadu jądrowego

Procesy syntezy jądrowej

Proces p – proces nukleosyntezy trzeciego rzędu zachodzący w wybuchu supernowej, odpowiedzialny za tworzenie bogatych w protony jąder atomowych cięższych od żelaza. Nie polega on na wychwycie protonu, jak sugerowałaby jego nazwa, lecz na reakcjach fotojądrowych.

Kiedy proces ten został po raz pierwszy zaproponowany w słynnej teorii „B²FH” w 1957 roku[1], fizyka tego procesu nie była jeszcze dobrze zrozumiana. Autorzy wierzyli, że większość jąder atomowych cięższych od żelaza, które są przeważnie bogate w neutrony została stworzona w procesie s i procesie r, obu mechanizmach zachodzących przez wychwyt neutronu. Jednak wiadomym było, że inne, bogate w protony jądra atomowe nie mogą być wyprodukowane przez żaden z tych dwóch procesów (np. jądra 190Pt albo 168Yb). To proste spostrzeżenie zasugerowało istnienie procesu, który prowadzi do produkcji pewnych ciężkich protononadmiarowych jąder i tak został on nazwany po prostu procesem protonowym, w skrócie procesem p. Proces ten, jak jest dzisiaj rozumiany, nie ma nic wspólnego z wychwytem protonu, jak by to mogła sugerować nazwa i tym samym nie należy mylić procesu p z procesem rp, który faktycznie przebiega przez wychwyt protonu. Pozostawiona nazwa procesu p ma sugerować, iż chodzi o mechanizm nukleosyntezy prowadzący do wytworzenia jąder ciężkich o możliwie największym udziale protonów.

Mając do dyspozycji stabilne jądro atomowe są dwa sposoby zwiększenia stosunku liczby protonów do liczby neutronów – można zwiększyć liczbę protonów lub zmniejszyć liczbę neutronów. Na dodawaniu protonów opiera się proces rp, zaś proces p zachodzi poprzez reakcje fotojądrowe, w trakcie których foton gamma wybija nukleony (w szczególności neutrony) z jądra atomowego (dlatego też proces p jest czasem określany jako proces gamma). Są dwie istotne dla procesu p reakcje jądrowe: wybicie z jądra atomowego neutronu bądź cząstki alfa przez foton promieniowania gamma, zapisywane odpowiednio jako (γ,n) i (γ,α).

Astrofizyka[edytuj]

Podczas eksplozji supernowej II typu temperatura osiąga wartości od 2·109 K do 3·109 K. Wynikłe z tego promieniowanie tworzy „kąpiel fotonową”, która może prowadzić do reakcji fotojądrowych z jądrami wyprodukowanymi w procesie s i procesie r. W tych warunkach, jak się uważa, reakcje fotodezintegracji są odpowiedzialne za produkcję niektórych, protononadmiarowych jąder atomowych z więcej niż 100 nukleonami (A>100). Ostatnio wysunięto hipotezę, że łączenie gwiazd neutronowych podczas ich zderzenia w układzie podwójnym będzie miało podobne warunki i może również odgrywać rolę w produkcji jąder, które powstają w procesie p, lecz to nie zostało jeszcze potwierdzone obserwacyjnie. Ponieważ proces p trwa tylko przez krótki czas, w trakcie którego neutrony lub cząstki alfa są wybijane z ciężkich jąder wyprodukowanych innymi drogami, jądra wytworzone przez ten proces występują rzadziej niż sąsiednie izotopy i izotony. Proces p może również przyczynić się do produkcji jąder atomowych wytwarzanych podczas procesów: r, s lub rp, lecz zwykle wkład ten jest niewielki.

Przypisy

  1. E. M. Burbidge, G. R. Burbidge, W. A. Fowler, Fred Hoyle. Synthesis of the Elements in Stars. „Reviews of Modern Physics”. 29, s. 547-650, 1957. DOI: 10.1103/RevModPhys.29.547.