Протонный процесс в астрофизике: происхождение p-ядер
P-process
p-процесс в астрофизике: происхождение дефицитных изотопов от селена до ртути. Обзор механизмов нуклеосинтеза и нерешенных вопросов формирования p-ядер.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Процессы в астрофизике
Processes in astrophysics
Термин p-процесс (p – от слова «протон») используется в научной литературе в двух значениях, касающихся астрофизического происхождения элементов (нуклеосинтеза). Изначально он относился к процессу захвата протонов, который предполагался источником определенных, встречающихся в природе, изотопов с недостатком нейтронов элементов от селена до ртути. Эти нуклиды называются p-ядрами, и их происхождение до сих пор полностью не выяснено. Хотя было показано, что первоначально предложенный процесс не способен производить p-ядра, впоследствии термин p-процесс иногда стали использовать в более широком смысле, для обозначения любого процесса нуклеосинтеза, который предположительно ответственен за образование p-ядер. Часто эти два значения смешиваются. В современной научной литературе поэтому предлагается использовать термин p-процесс исключительно для обозначения фактического процесса захвата протонов, как это принято в отношении других процессов нуклеосинтеза в астрофизике.
The term p process (p for proton) is used in two ways in the scientific literature concerning the astrophysical origin of the elements (nucleosynthesis). Originally it referred to a proton capture process which was proposed to be the source of certain, naturally occurring, neutron deficient isotopes of the elements from selenium to mercury. These nuclides are called p nuclei and their origin is still not completely understood. Although it was shown that the originally suggested process cannot produce the p nuclei, later on the term p process was sometimes used to generally refer to any nucleosynthesis process supposed to be responsible for the p nuclei. Often, the two meanings are confused. Recent scientific literature therefore suggests to use the term p process only for the actual proton capture process, as it is customary with other nucleosynthesis processes in astrophysics.
Протоновый процесс захвата
Богатые протонами нуклиды могут быть получены путем последовательного добавления одного или нескольких протонов к атомному ядру. Такая ядерная реакция типа (p,γ) называется реакцией захвата протона. При добавлении протона к ядру изменяется элемент, поскольку химический элемент определяется числом протонов в ядре. Одновременно изменяется соотношение протонов к нейтронам, что приводит к образованию более нейтронодефицитного изотопа следующего элемента. Это послужило основой для первоначальной идеи получения p-ядер: свободные протоны (ядра атомов водорода присутствуют в звездных плазмах) должны захватываться тяжелыми ядрами (зародышевыми ядрами), которые также уже присутствуют в звездной плазме (образованными ранее в s-процессе и/или r-процессе). Одновременно с B2FH, Аластер Кэмерон независимо пришел к выводу о необходимости добавления еще одного процесса нуклеосинтеза к нуклеосинтезу захвата нейтронов, но просто упомянул захват протонов, не давая этому процессу специального названия. Он также рассматривал альтернативные варианты, например, фотодезинтеграцию (которая сегодня называется γ-процессом) или комбинацию p-процесса и фотодезинтеграции.
Proton rich nuclides can be produced by sequentially adding one or more protons to an atomic nucleus. Such a nuclear reaction of type (p,γ) is called proton capture reaction. By adding a proton to a nucleus, the element is changed because the chemical element is defined by the proton number of a nucleus. At the same time the ratio of protons to neutrons is changed, resulting in a more neutron deficient isotope of the next element. This led to the original idea for the production of p nuclei: free protons (the nuclei of hydrogen atoms are present in stellar plasmas) should be captured on heavy nuclei (seed nuclei) also already present in the stellar plasma (previously produced in the s process and/or r process). At the same time as B2FH, Alastair Cameron independently realized the necessity to add another nucleosynthesis process to neutron capture nucleosynthesis but simply mentioned proton captures without assigning a special name to the process. He also thought about alternatives, for example photodisintegration (called the γ process today) or a combination of p process and photodisintegration.