В лаборатории впервые напрямую измерили ядерную реакцию, связанную с образованием тяжёлых элементов во вспышках на нейтронных звёздах
Физики из Университета штата Миссисипи провели прямое лабораторное измерение ключевой ядерной реакции, которая, как предполагается, происходит во время взрывных вспышек на нейтронных звёздах. Эти вспышки формируют более тяжёлые элементы, которые являются «строительными блоками» планет и жизни на Земле.
«Вселенная началась почти полностью с водорода и гелия. Каждый более тяжёлый элемент — от кислорода, которым мы дышим, до железа в ядре Земли — был сформирован позже в звёздах и их взрывах. Определяя, как вспышки звёзд создают тяжёлые элементы, учёные получают более ясное представление о том, как элементы, формирующие планеты и поддерживающие жизнь, распределены по Вселенной», — отметил ведущий исследователь Джасприт Рандхава (Jaspreet Randhawa), доцент кафедры физики и астрономии.
Рандхава и его аспирант Мухаммад Асиф Зубаир (Muhammad Asif Zubair) изучили, существует ли в природе барьер, препятствующий образованию более тяжёлых элементов во время рентгеновских вспышек на поверхности нейтронных звёзд. «Наши измерения показывают, что этот барьер гораздо слабее, чем ожидалось, что означает возможность продолжения процесса формирования тяжёлых элементов», — добавил Рандхава.
Нейтронные звёзды — это плотные остатки, оставшиеся после взрыва массивных звёзд. Несмотря на размеры, сопоставимые с городом, их масса может превышать массу Солнца. В некоторых двойных системах они стягивают материал со звезды-компаньона, создавая экстремальные температуры и давления, которые вызывают рентгеновские вспышки.
Учёные давно предполагали, что процесс формирования тяжёлых элементов в этих вспышках может остановиться на короткоживущем изотопе copper-59, который распадается менее чем за 2 минуты. Это короткое время делало сложным лабораторное изучение реакции. В новом исследовании команда учёных создала пучок copper-59, ускорила его и направила на замороженную водородную мишень до его распада. Эксперимент был проведён в TRIUMF, ведущей лаборатории Канады по ядерной и физике частиц, одной из немногих в мире, способных производить пучки copper-59 в достаточных количествах для изучения. Это стало первым прямым лабораторным измерением данной ключевой реакции.
