Альфа-процесс - Alpha process

Создание элементов помимо углерода посредством альфа-процесса

Альфа - процесс , также известный как альфа - лестница , является одним из двух классов ядерных синтеза реакций с помощью которых звезды превращают гелий в более тяжелые элементы, а другие являются процессом тройного альфа . 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.

E - это энергия, производимая в результате реакции, выделяемая в основном в виде гамма-лучей ( γ ).

Распространено заблуждение, что приведенная выше последовательность заканчивается на (или , который является продуктом распада ), потому что это наиболее прочно связанный нуклид, т. Е. Имеющий самую высокую ядерную энергию связи на нуклон , а образование более тяжелых ядер требует энергии ( быть эндотермическим ) вместо того, чтобы выпустить его ( экзотермический ). ( Никель-62 ) на самом деле является наиболее тесно связанным нуклидом с точки зрения энергии связи (хотя 56 Fe имеет меньшую энергию или массу на нуклон). Реакция 56 Fe + 4 He → 60 Ni действительно экзотермическая. Однако последовательность заканчивается на, потому что условия во внутренней части звезды вызывают конкуренцию между фотораспадом и альфа-процессом, способствуя фотораспаду вокруг железа , что приводит к образованию большего количества , чем .

Все эти реакции имеют очень низкую скорость при температурах и плотностях звезд и поэтому не вносят значительного вклада в производство энергии звездой; с элементами тяжелее неона ( атомный номер > 10) они возникают еще труднее из-за увеличения кулоновского барьера .

Элементы альфа-процесса (или альфа-элементы ) называются так называемыми, поскольку их наиболее распространенные изотопы являются целыми числами, кратными четырем, массе ядра гелия ( альфа-частицы ); эти изотопы известны как альфа-нуклиды . Стабильные альфа-элементы: C , O , Ne , Mg , Si и S ; Аги и Са являются наблюдаемо стабильны . Они синтезируются альфа-захватом до процесса плавления кремния , предшественника сверхновых типа II . Кремний и кальций - это элементы чисто альфа-процесса. Магний может быть сожжен реакциями захвата протонов . Что касается кислорода, некоторые авторы считают его альфа-элементом, а другие - нет. Кислород, несомненно, является альфа-элементом в звездах населения II с низкой металличностью . Он производится в сверхновых типах II, и его усиление 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 логарифмическим способом:

,

Здесь и - количество альфа-элементов и ядер железа в единице объема. Теоретические модели галактической эволюции предсказывают, что раньше во 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 пика железа ( Ti , V , Cr , Mn , Fe , Co и Ni ), но и альфа-элементы.

использованная литература

внешние ссылки