Альфа-процесс - Alpha process

Создание элементов помимо углерода посредством альфа-процесса

В альфа-процесс, также известный как альфа-лестница, является одним из двух классов термоядерная реакция реакции, с помощью которых звезды конвертируются гелий на более тяжелые элементы, другой тройной альфа-процесс.^[1] Процесс тройного альфа потребляет только гелий и производит углерод. После того, как накопится достаточное количество углерода, протекают указанные ниже реакции, в которых используется только гелий и продукт предыдущей реакции.

${\displaystyle {\begin{array}{ll}{\ce {_6^{12}C + _2^4He -> _{8}^{16}O + \gamma}}&E=7.16\ \mathrm {MeV} \\{\ce {_8^{16}O + _2^4He -> _{10}^{20}Ne + \gamma}}&E=4.73\ \mathrm {MeV} \\{\ce {_{10}^{20}Ne + _2^4He -> _{12}^{24}Mg + \gamma}}&E=9.32\ \mathrm {MeV} \\{\ce {_{12}^{24}Mg + _2^4He -> _{14}^{28}Si + \gamma}}&E=9.98\ \mathrm {MeV} \\{\ce {_{14}^{28}Si + _2^4He -> _{16}^{32}S + \gamma}}&E=6.95\ \mathrm {MeV} \\{\ce {_{16}^{32}S + _2^4He -> _{18}^{36}Ar + \gamma}}&E=6.64\ \mathrm {MeV} \\{\ce {_{18}^{36}Ar + _2^4He -> _{20}^{40}Ca + \gamma}}&E=7.04\ \mathrm {MeV} \\{\ce {_{20}^{40}Ca + _2^4He -> _{22}^{44}Ti + \gamma}}&E=5.13\ \mathrm {MeV} \\{\ce {_{22}^{44}Ti + _2^4He -> _{24}^{48}Cr + \gamma}}&E=7.70\ \mathrm {MeV} \\{\ce {_{24}^{48}Cr + _2^4He -> _{26}^{52}Fe + \gamma}}&E=7.94\ \mathrm {MeV} \\{\ce {_{26}^{52}Fe + _2^4He -> _{28}^{56}Ni + \gamma}}&E=8.00\ \mathrm {MeV} \end{array}}}$

E - энергия, произведенная в результате реакции, высвобождаемая в основном в виде гамма излучение (γ).

Распространенное заблуждение, что приведенная выше последовательность заканчивается на ${\displaystyle \mathrm {_{28}^{56}Ni} }$ (или же ${\displaystyle \mathrm {_{26}^{56}Fe} }$, который является продуктом распада ${\displaystyle \mathrm {_{28}^{56}Ni} }$^[2]) потому что это самый стабильный нуклид - т.е. имеет наивысший энергия связи ядра на нуклон, а для образования более тяжелых ядер требуется энергия (is эндотермический ) вместо того, чтобы выпустить его (экзотермический ). ${\displaystyle \mathrm {_{28}^{62}Ni} }$ (Никель-62 ) на самом деле является наиболее стабильным нуклидом.^[3] Однако последовательность заканчивается на ${\displaystyle \mathrm {_{28}^{56}Ni} }$ потому что условия в звездных недрах вызывают конкуренцию между фотодезинтеграция и альфа-процесс, чтобы способствовать фотораспаду вокруг утюг,^[2][4] приводит к большему ${\displaystyle \mathrm {_{28}^{56}Ni} }$ производится чем ${\displaystyle \mathrm {_{28}^{62}Ni} }$.

Все эти реакции имеют очень низкую скорость при температурах и плотностях звезд и, следовательно, не вносят значительного вклада в производство энергии звездой; с элементами тяжелее, чем неон (атомный номер > 10), они возникают еще труднее из-за увеличения Кулоновский барьер.

Элементы альфа-процесса (или же альфа-элементы) так называются, поскольку их наиболее распространенные изотопы кратны четырем, масса ядра гелия ( альфа-частица ); эти изотопы известны как альфа-нуклиды. Стабильные альфа-элементы: C, О, Ne, Mg, Si, и S; Ar и Ca находятся наблюдательно стабильный. Они синтезируются альфа-захватом до кремниевый сплав процесс, предшественник Сверхновые типа II. Кремний и кальций - это элементы чисто альфа-процесса. Магний может быть сожжен захват протонов реакции. Что касается кислорода, некоторые авторы^{[который? ]} считают его альфа-элементом, а другие - нет. Кислород, несомненно, является альфа-элементом в низко-металличность звезды населения II. Он производится в сверхновых типах II, и его улучшение хорошо коррелирует с улучшением других элементов альфа-процесса. Иногда углерод и азот считаются элементами альфа-процесса, поскольку они синтезируются в ядерных реакциях альфа-захвата.

Содержание альфа-элементов в звездах обычно выражается логарифмически:

${\displaystyle [\alpha /{\ce {Fe}}]=\log _{10}{\left({\frac {N_{\alpha }}{N_{{\ce {Fe}}}}}\right)_{Star}}-\log _{10}{\left({\frac {N_{\alpha }}{N_{{\ce {Fe}}}}}\right)_{Sun}}}$,

Здесь ${\displaystyle N_{\alpha }}$ и ${\displaystyle N_{{\ce {Fe}}}}$ - количество альфа-элементов и ядер железа в единице объема. Теоретическая галактическая эволюция модели предсказывают, что в начале Вселенной было больше альфа-элементов по сравнению с железом. Сверхновые типа II в основном синтезируют кислород и альфа-элементы (Ne, Mg, Si, S, Ar, Ca и Ti), в то время как Сверхновые типа Ia в основном производят элементы железный пик (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co и Ni ), но также и альфа-элементы.

Рекомендации

1. Нарликар, Джаянт V (1995). От черных облаков к черным дырам. Всемирный научный. п. 94. ISBN  978-9810220334.
2. Фьюэлл, М. П. (1995-07-01). «Атомный нуклид с самой высокой средней энергией связи». Американский журнал физики. 63 (7): 653–658. Bibcode:1995AmJPh..63..653F. Дои:10.1119/1.17828. ISSN  0002-9505.
3. «Наиболее плотно связанные ядра». hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Получено 2019-02-21.
4. Бербидж, Э. Маргарет; Burbidge, G.R .; Фаулер, Уильям А .; Хойл, Ф. (1957-10-01). «Синтез элементов в звездах». Обзоры современной физики. 29 (4): 547–650. Bibcode:1957РвМП ... 29..547Б. Дои:10.1103 / RevModPhys.29.547.

внешняя ссылка

• Возраст, металличность и изобилие альфа-элементов шаровых скоплений Галактики по моделям одиночного звездного населения