来自GSIHelmholtzzentrumfürSchwerionenforschung、达姆施塔特工业大学和马克斯·普朗克天体物理研究所的科学家提出了一种新的核合成过程,称为νr过程。当富中子材料暴露于高通量中微子时,它就会起作用。
这项理论建议最近发表在《物理评论快报》上,可能是解决一个长期存在的问题的解决方案,该问题与太阳系中存在的一组稀有同位素的产生有关,但其起源仍知之甚少,即所谓的“稀有同位素”。p-核。
在大质量恒星中进行的聚变过程可产生铁和镍的原子核。除此之外,大多数稳定的重核,例如铅和金,都是通过缓慢或快速的中子俘获过程产生的。
为了生产其余的中子,人们提出了多种核合成过程。然而,解释(早期)太阳系中大量丰度的92,94Mo、96,98Ru和92Nb仍然是一个挑战。
νr过程允许同时产生所有这些原子核,因为中微子会催化一系列捕获反应。
这个过程是这样运作的:νr过程在天体物理爆炸中的富中子流出中进行,最初,当温度很高时,由位于铁和镍周围的中子和原子核组成。
随着材料温度的降低,通过一系列中子捕获和弱相互作用过程,较轻的原子核会产生较重的原子核。然而,与快中子俘获过程中的弱反应是β衰变不同,它们是νr过程的中微子吸收反应。
一旦自由中子耗尽,进一步的中微子吸收反应会将束缚在原子核中的中子转化为质子,将产生的原子核推向甚至超出β稳定线。
中微子的能量足够大,足以将原子核激发到通过发射中子、质子和阿尔法粒子而衰变的状态。发射的粒子被重核捕获。
这会引发一系列由中微子催化的捕获反应,这些反应决定了νr过程产生的元素的最终丰度。通过这种方式,中微子可以产生原本无法接近的贫中子原子核。
GSI/FAIR核天体物理与结构部科学家、该出版物的通讯作者ZeweiXiong表示:“我们的发现为通过原子核上的中微子吸收反应来解释p核的起源提供了一种新的可能性。”
确定了驱动νr过程的一系列反应后,发生恒星爆炸的类型仍有待确定。
在他们的出版物中,作者提出,νr过程在强磁场环境中喷射的物质中进行,例如磁旋转超新星、塌陷星或磁星。
这一建议引发了天体物理学家寻找合适的条件,事实上第一份出版物已经报道了磁驱动喷射物达到了必要的条件。
νr过程需要了解位于β稳定线两侧的原子核上的中微子反应和中子俘获反应。利用GSI/FAIR设施独特的存储环功能,测量相关反应将成为可能。
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