Eksperiment objašnjava kosmičko poreklo retkog izotopa bogatog protonima – selena-74

Istraživači su predstavili nove eksperimentalne rezultate u pogledu porekla retkih izotopa bogatih protonima, težih od gvožđa, a poznatih kao p-jezgra.

Centar za snopove retkih izotopa (FRIB) u Mičigenu izveštava o prvom merenju preuzimanja protona kod arsena-73 radi dobijanja selena-74, doprinoseći razumevanju kako se najlakše p-jezgro formira i uništava u kosmosu.

Preporučujemo

Glavno pitanje u nuklearnoj astrofizici tiče se načina i mesta formiranja hemijskih elemenata. Spori i brzi procesi hvatanja neutrona objašnjavaju mnoga jezgra srednje mase i teže od gvožđa putem ponovljenih hvatanja neutrona praćenih radioaktivnim raspadima dok se ne postignu stabilni izotopi.

Međutim, grupa izotopa bogatih protonima ne može se proizvesti ovim procesima. Ova p-jezgra kreću se u rasponu od selena-74, najlakšeg, do žive-196, najtežeg.

Nekoliko fizičkih procesa i astrofizičkih okruženja predloženi su kao mogući izvori p-jezgara. Najfavorizovaniji mehanizam je gama-proces, koji se dešava tokom izvesnih eksplozija supernova: ekstremno visoke temperature stvaraju gama-zrake koji uklanjaju neutrone i druge čestice iz postojećih teških jezgara.

Nakon eksplozije, rezultirajuća jezgra sadrže više protona nego neutrona. Pretvaranjem protona u neutron, jezgro se pomera ka stabilnijoj proporciji neutrona i protona i na kraju postaje p-jezgro.

Mnoga od jezgara uključenih u gama-proces su retki izotopi, zbog čega ih je teško proizvoditi i proučavati u laboratoriji. Rezultat je da su mnoga njihova svojstva nepoznata, a modeli gama-procesa uglavnom se oslanjaju na teorijske predikcije.

Istraživači su sad prvi put uspeli da prouče hvatanje protona kod radioaktivnog arsena-73 u laboratoriji radi proizvodnje selena-74. Snop arsena-73 usmeren je u malu ćeliju ispunjenu vodoničnim gasom, kao protonskom metom.

Arsen-73 hvata proton i formira selen-74 u pobuđenom stanju, uz oslobađanje gama-zraka radi postizanja stabilnosti. Istraživački tim se fokusirao na obrnutu reakciju, koja se dešava u gama-procesu. Njenu stopu je moguće odrediti merenjem direktne reakcije protonskog hvatanja.

Prilikom reprodukovanja opažene količine izotopa, istraživači moraju uzeti u obzir procese koji ga i stvaraju i uništavaju. Za selen-74, glavna preostala neizvesnost nuklearne fizike u proceni količine u solarnom sistemu dolazi od uništenja gama-zracima tokom gama-procesa.

"Ovi rezultati nas dovode korak bliže razumevanju porekla nekih od najređih izotopa u univerzumu", kažu naučnici sa Mičigenskog državnog univerziteta.

(Telegraf Nauka/Phys.org)