重元素の形成における核反応遊雅堂 フリーベット コード

GabrielMartínez-Pinedo教授gsihelmholtzzentrumfürschwerionenforschungrプロセスと、重元素の形成におけるその役割について説明します。

宇宙のすべて遊雅堂 フリーベット コード可能な問題の約98％は、水素とヘリウムで構成されています。これらの要素は、ビッグバンの約1分後、宇宙の暑い初期段階で作成されました。

より重い核の生産には、原子数とのクーロンバリアの増加のために荷電粒子を含むプロセスが抑制されるため、自由中性子が必要です。中性子キャプチャは、ベータ廃棄物に対して不安定な同じ元素の新しい同位体の生成につながります。beta-decay、より高い原子数で新しい要素が生成されます。この中性子キャプチャとベータデューのシーケンスに続いて、重元素が合成されます。

Sプロセスは、漸近の巨大分岐相中に低質量および中性質量（8つの太陽質量）の星で動作します。これは、遊雅堂 フリーベット コードによって確認されます⁹⁸TCこれらの星の表面。その半減期、420万年は、それが観察されている星の寿命と比較して短すぎるため、その場で生産する必要があります。

Sプロセスと比較して、Rプロセスの状況はかなり異なります。 20世紀の研究により、星の遊雅堂 フリーベット コードの生産と元素の核合成の原因となる核プロセスの完全な絵が育てられました。

Rプロセスの操作と核物理学の役割

Rプロセスは、タイムスケールの秒で動作し、トリウムとウランまでの要素を生成します。 10を超える中性子密度が含まれます²⁰cm^-3および約1 gkの温度は、中性子キャプチャとベータ期のシーケンスによって非常に中性子に富む核の生成につながります。中性子の最初の供給が使用されると、材料は安定性に減少し、観測と比較できる最終的な存在量分布を生成します。⁵⁶ni to⁵⁶coと最後に⁵⁶Supernovaの光曲線に電力を供給するFE。モデルは、Rプロセスの過渡性が千のノバエと同じくらい明るく、したがって「kilonova」という名前であることを示しています。

Rプロセスは、天体物理学と核物理学遊雅堂 フリーベット コード点からモデル化する最も複雑な核合成プロセスのままです。核物理学遊雅堂 フリーベット コード点から見ると、Rプロセスは、安定性の谷から遠く離れた極端な中性子過剰を持つ核の特性を必要とします。

核質量

これらのエキゾチックな中性子に富む核の質量と、Rプロセスにとって特に重要な中性子過剰への依存性。 nでの魔法の中性子数の存在_mag= 50,82,126、および184は、中性子数nの核の中性子分離遊雅堂 フリーベット コードを小さな中性子分離遊雅堂 フリーベット コードにします_mag+1。したがって、魔法の中性子数で中性子キャプチャ速度は非常に小さくなり、Rプロセスがより重い核に進むには、いくつかの中性子キャプチャとベータ版のシーケンスが必要です。

核分裂

Rプロセス中の核分裂反応には、中性子誘導核分裂、ベータに耐える核分裂、自然核分裂、ガンマ誘発核分裂など、いくつかの競合する反応チャネルが含まれます。 Rプロセスの最後の段階では、アルファデケイはトランスリード核の領域で核分裂と競合します。

beta-decay

Rプロセスにおけるベータ宗教の役割は2倍です。第一に、中性子をプロトンに変更することにより、核切除の流れが1つの同位体鎖から次の鎖にどれだけ速く移動するか、つまり種子核から始まる重い核が生成される速度を決定します。

放射性ビーム施設は、魔法の数字n = 50および82の周りの主要領域でのRプロセス核の質量とベータ控除レートを測定するための基本的なものでした。これらのデータは、理論的な進歩と組み合わせて、 Rプロセスの核の質量とベータデューシーの説明のための完全な顕微鏡モデル、Rプロセスの収量の予測の改善につながります。

将来の公正施設により、魔法の数をめぐる重いRプロセス核への実験的アクセスn = 126 Rプロセス収量の予測に影響する最大の不確実性の1つを除去することができます。

Rプロセス遊雅堂 フリーベット コード的制約

銀河におけるRプロセスの操作に関する現在の理解は、太陽系と異なる年齢の星における同位体および元素の存在量遊雅堂 フリーベット コードに基づいています。これらの星は、その形成のかなり前に発生したRプロセスのヌクレオシンセシスイベントによって汚染された材料の雲から形成されます。

星遊雅堂 フリーベット コード測は、銀河のさまざまな場所と銀河の進化の異なる時期の要素の豊富さに関する情報を提供します。天文学者は、星の金属性、すなわち、その年齢の代理として、鉄の相対的な豊富さを水素に使用します。^-4太陽の1倍。彼らは、銀河の位置とは無関係に、Z〜50を超える要素の相対的な存在量は常に非常に類似しており、そのような堅牢な存在パターンにつながるメカニズムがあることを示しています。

星遊雅堂 フリーベット コード結果は、RプロセスがRプロセス材料のかなりの量を排出するイベントで動作し、低金属の鉄生産の主な貢献者であるコアコラプス超新星よりもはるかに小さい周波数で発生するイベントで動作することを示しています。結果として、1つは基本的に2つの可能な天体物理学的サイトが残されています。そこでは、Rプロセスが動作できます¹:

• 回転と高磁場を含む超新星爆発のまれなクラス。そして
• コンパクトなバイナリ合併、つまり、二重中性子星または中性子星の穴のバイナリの合体。

2017年、2人の合成に続いて合成されたRプロセス材料の放射性崩壊によって生成されるキロノバ光を測定することにより、Rプロセスの現場操作を初めて観察することができました中性子星。漸近の巨大枝の星におけるテクネチウム遊雅堂 フリーベット コードと同様に、こ遊雅堂 フリーベット コードは、銀河進化の後期段階で中性子星の合併を支配的なRプロセス部位として識別する喫煙銃を提供しました。

コンパクトバイナリ合併のRプロセス

GW170817である2つの中性子星の合併に由来する重力波の最初の直接検出は、2017年8月17日に高度なリゴと乙女座のコラボレーションによって行われました。重力波信号の終了から約1.7秒後、フェルミと積分衛星は、LIGO/乙女座の1つと一致する空の局在化で短いガンマ線バーストを検出しました。

重力波の放射は、中性子星の合併のいくつかのフェーズで発生します。 LIGOおよび乙女座検出器によって検出された信号は、2つの中性子星が互いに近づき、最終的にマージされる肺門段階に対応します。

状態方程式に関する詳細情報は、SO FARの検出されない合併後重力シグナルから取得できます。重力波検出器の感度が向上するにつれて、この信号を測定し、さらに高い密度で状態方程式の情報を取得することが可能になり、ハドロニックからクォーク物質への位相遷移の署名を含むことさえあります。

Rプロセスが中性子星の合併で動作するためには、排出された物質は、いわゆる「中性子対シード比」と呼ばれる核と比較して中性子の生成が高まり、上昇を与えるのに十分な大きさである条件を達成する必要があります。成功したRプロセスに。¹¹g cm^-3および温度（約1 gkは、中性子に富む核と大量の遊離中性子で構成される物質で構成されています。中央の星の中央の残骸を囲む材料は、この材料の排出に貢献しています

最初に、材料が排出されると、それは非常に熱く、中性子と陽子で構成されています。電子およびポジトロンの捕獲と電子遊雅堂 フリーベット コードトリノおよび抗抗酸化剤吸収を含む弱い相互作用プロセスは、中性子を陽子に変換し、逆も同様です。

新たに合成されたRプロセス材料の放射性減衰は、遊雅堂 フリーベット コードを生成し、の崩壊によって生成される明るい超新星と同様の電磁過渡につながります⁵⁶ni。ただし、この場合、核の広範な分布に対処し、それらはすべて同時に崩壊します。

放射性遊雅堂 フリーベット コードは、紫外線から近赤外線までの波長を覆う準温度スペクトルに従って最終的に放出されます。排出が起こるタイムスケールとその色は、結合した原子遷移によって支配されている材料の不透明度に敏感に依存します。

GW170817に関連するキロノバのボロメトリック光度の時間と色の進化（図4を参照）は、上記の予測を確認し、合成された新たに合成されたR-プロセス要素の放射性減衰に由来します。視覚（ 'blue）の放射は早期に検出され、その後退色し、数日後に近赤外（「赤」）波長で2番目の異なる排出成分によって取って代わられ、したがって、少なくとも2つの別々のejecta成分の存在を示しています。

GW170817に関連するキロノバ遊雅堂 フリーベット コードによって提供される豊富な情報にもかかわらず、ランタニドよりも重い元素の生成に関する直接的な分光証拠を得るには、さらなる観察が必要です。さらに、中性子星かどうかを判断することが重要ですブラックホール合併はキロノバとその特性も生成します。キロノバ観測により、Rプロセスが動作する条件、排出された材料のダイナミクスと分布、および中央合併の残りの進化を決定する新しい可能性が開かれました。

謝辞

Deutsche Forschungsgemeinschaft（DFG、ドイツの研究財団）からのサポート - Project-ID 279384907 - SFB 1245 'Nuclei：基本的な相互作用から構造と星およびヨーロッパの研究評議会（ERC）イノベーションプログラム（ERC Advanced Grant Kilonova No. 885281）が認められています。

参照

1. j。 J.コーワン、C。スネデン、J。E。ローラー、A。
2. b。 D.メッツガー、G。マルティネスピネド、S。ダルバ、E。クアタエルト、A。アルコンズ、D。カセン、R。トーマス、P。遊雅堂 フリーベット コードジェント、I。V。パノフ、およびN. T.ジナー、「コンパクトオブジェクトの電磁オブジェクト合併の電磁対応物が搭載されています。

注意してください、この記事は私たちの第6版にも掲載されます四半期公開.