Звезды нейтрон

Изучение закономерностей ядерных реакций позволяет создать теорию происхождения химических элементов и их распространенности в природе. Согласно данным ядерной физики и астрофизики синтез и превращение химических элементов происходят в процессе развития звезд. Образование атомных ядер осуществляется либо за счет термоядерных реакций, либо — реакций поглощения ядрами нейтронов. [c.16]

Элементы вплоть до висмута образуются и недрах звезд-гигантов за счет поглощения ядрами нейтронов н испускания р -частиц. При взрыве сверхновых звезд высвобождается колоссальная энергия (температура достигает порядка 4 млрд. градусов) и возникают ядра и нейтроны высокой энергии, обусловливающие сннтез ядер самых тяжелых элементов за счет чередующихся циклов поглощения нейтронов и Р"-распада. Предполагается, что первоначальное вещество Солнечной системы содержало элементы тяжелее урана. [c.16]

Образование ядер с усложнением их состава может происходить в природе либо путем слияния заряженных частиц (элементарных частиц или атомных ядер) друг с другом, либо прохождением реакций за счет поглощения нейтронов. Условия, необходимые для этих процессов, создаются либо в недрах звезд различных типов, где заряженные частицы ускоряются при высоких температурах (порядка сотен миллионов градусов), либо в звездных атмосферах, где частицы ускоряются мощными электромагнитными полями. [c.48]

При очень высоких температурах протекают процессы с участием нейтронов. Возможно, что ядра тяжелых элементов образуются в самый драматический момент жизни звезды —во время ее взрыва, который может закончиться возникновением необычайно плотных тел (плотность может достигать 10 —10 г/см ) и рассеянием значительной части вещества звезды. [c.150]

Метод спектрального анализа, разработанный во второй половине XIX в. Г. Кирхгофом и Р. Бунзеном, позволил изучить состав наружных оболочек звезд и открыть на Солнце элемент, названный гелием, не обнаруженный еще к тому времени (1868) на Земле. В настоящее время о химическом составе Вселенной известно больше, чем о составе глубинных слоев Земли. Самые распространенные в космосе элементы водород (75%) и гелий (24%). И лишь около 1% от общего числа атомов приходится на долю остальных всех известных нам элементов, среди которых чаще встречаются кислород (№ 8), неон (№ 10), азот (№ 7), углерод (№ 6), кремний (№ 14), магний (№ 12), железо (№ 26) и др. Элементов с четными порядковыми номерами распространено больше, чем с нечетными, так как ядра атомов, состоящие из четного числа протонов и нейтронов, обладают повышенной устойчивостью. [c.200]

Стадия так называемого равновесного процесса протекает как наиболее горячий термоядерный процесс при температурах 3-10 К. Между ядрами и элементарными частицами устанавливается статистическое равновесие. При этом возникают изотопы элементов, прилегающие к л<елезу Сг, Мп, Ре, Со, N1, Си. Эта стадия в жизни звезды очень коротка, она заканчивается взрывом и рассеянием в пространстве части материала звезды из сформировавшихся атомов от водорода до титана. В центральной части звезды сохраняются элементы железного максимума . В очень массивных звездах после катастрофического взрыва наступает стадия нейтронного захвата. Ядра элементов типа (4п-(-1), имеющие в составе один нейтрон сверх кратного числа, представляют собой мощный источник нейтронов [c.426]

Поэтому ядерные реакции захвата нейтронов могут быть осуществлены во всех частях звезды и с нейтронами любых энергий. Эти реакции приводят к образованию тяжелых элементов с атомной массой более 60, в том числе всех известных и сейчас существующих на Земле р-активных естественных радиоактивных изотопов. Прямым доказательством протекания процесса захвата нейтронов в звездах служат астрофизические и спектроскопические данные о нахождении в некоторых звездах (состояние которых отвечает этой стадии эволюции) изотопа элемента технеция. Распространенность химических элементов в веществе звезд тем больше, чем меньше для них вероятность захвата нейтронов. Ядрами, устойчивыми по отношению к захвату, и являются изотопы с магическими числами нейтронов. Такие ядра обладают повышенной распространенностью. Эта стадия эволюции осуществляется иа звездах, называемых красными гигантами. В недрах красного гиганта температура продолжает расти. При 10 К медленные реакции захвата нейтронов уступают место все более быстрым. Процесс приобретает ла- [c.426]

Н. Н. Боголюбовым. Находящиеся вблизи поверхности Ферми электроны в металлах могут образовывать попарно связанные состояния. Эти пары при низких температурах претерпевают конденсацию в пространстве импульсов, что ведет к возникновению сверхтекучести. Но сверхтекучесть таких систем проявляется как сверхпроводимость, так как частицы системы имеют электрический заряд. Очень интересен вопрос, являются ли сверхтекучесть гелия и и сверхпроводимость электронной плазмы в металлах единственными квантово-когерентными состояниями жидкостей. (Электронная плазма в металлах напоминает жидкость.) Вполне вероятно, что сверхтекучесть и сверхпроводимость во вселенной распространены более широко. Они могут встречаться в больших сгустках ядерной материи, которые, в сущности, тоже представляют собой жидкие системы. Например, в нейтронных звездах. Этим проблемам посвящены статьи [c.248]

Дальнейшая судьба химических элементов определяется развитием звезды. После образования элементов группы железа возможно сильнейшее гравитационное сжатие вещества звезды, при котором может со скоростью взрыва произойти почти полный распад образовавшихся элементов на гелий и нейтроны энергия, необходимая для такого распада, поставляется гравитационными силами. Внешние оболочки звезды, состоящие в основном из легких элементов, разогреваются, что может привести к термоядерному взрыву громадной мощности, при котором в окружающее пространство выбрасывается огромное количество материи. Описанный процесс представляет собою явление, называемое взрывом сверхновой звезды. Выброшенное при взрыве сверхновой звезды вещество образует межзвездный газ — основной материал для формирования холодной материи Вселенной, а главное, для так называемых звезд второго поколения. [c.65]

На основании рассмотренного материала можно сделать вывод, что вещество во Вселенной находится в основном в трех видах — в виде плазмы, состоящей из ионизированных атомов с различной плотностью и температурой (звезды с их оболочками, оболочки планет, газовые туманности, космические лучи), в виде разнообразных химических соединений при сравнительно низкой температуре (планеты, астероиды, метеориты, кометы, пылевые туманности) и, наконец, в виде сверхплотного вещества (белые карлики, нейтронные звезды, ядра планет). Ниже мы покажем, что состояние вещества, так же как и его химический состав, тесно связано с процессом эволюции звезд, планет и других космических тел во Вселенной. [c.83]

Рассмотрим теперь вопрос о том, не могут ли подобные реакции быть источником нейтронов в недрах красных гигантов Мы уже указывали, что изотоп образуется в звездах в углеродно-азотном цик.ле, но поскольку мы находим этот изотоп в веидестве Земли и метеоритов, можно сделать вывод, что он не полностью выгорает в этом цикле. Кроме того, не исключена возможность, что вещество красного гиганта перемешивается хотя бы частично, и тогда водород из ее оболочки попадает в центр звезды. Это может вызвать углеродно-азотный цикл с образованием дополнительного количества ядер С . Тогда по реакции [c.122]

Мы уже указывали, что ядро Не2 есть промежуточное звено в неоново-натриевом цикле, протекающем в звездах наряду с углеродно-азотным циклом. Возможность появления в недрах красных гигантов нейтронов дает основание предсказать вероятность образования в них тяжелых элементов. [c.123]

Ранее отмечалось, что в красных гигантах типа ВаП наблюдается повышенное содержание тяжелых металлов. Произведен расчет содержания изотопов некоторых элементов в звездах такого типа (например, HD 46407) при условии, что эти изотопы образовались в процессе медленного захвата нейтронов. Найдены отношения наблюдаемых и рассчитанных распространенностей некоторых элементов к их распространенностям в известных стандартных звездах. Эти сведения приведены в табл. 12. Видно, что они находятся в согласии. [c.125]

Вспышки Сверхновых звезд и процесс быстрого присоединения нейтронов [c.131]

После обнаружения этого очень интересного факта возникла идея о том, не может ли процесс быстрого присоединения нейтронов протекать в условиях звезд, особенно при их вспышках. На помощь вновь пришли данные астрофизиков. Наблюдения над вспышкой Сверхновой в спиральной туманности NG 4725 в 1940 г. показали, что ее светимость в течение примерно 600 дней спадала по экспоненциальному закону с периодом полураспада 55 дней, хотя большая часть энергии испускалась в первые пять дней (рис. 44). Затем по истечении 600 дней светимость в продолжение многих лет изменялась незначительно. В настоящее время установлено, что общая энергия, выделяемая при вспышках Сверхновых звезд такого типа, составляет 10 эрг. Однако основная часть этой энергии выделяется в первые дни. Энергия, обусловленная экспоненциальным уменьшением светимости, равна 10 эрг. [c.132]

Повышение интенсивности термоядерных реакций может повлечь за собой появление интенсивного потока нейтронов за счет реакций Ые (а, Эта реакция при температуре свыше миллиарда градусов протекает в течение 1 сек. Мощность нейтронных потоков будет зависеть только от количества ядер N6 . Были произведены расчеты, в которых предполагалось, что содержание ядер водорода, гелия, углерода, азота, кислорода и неона в оболочке звезды перед взрывом примерно одинаково, а содержание ядер железа в 1000 раз меньше. Оказалось, что при этих условиях число нейтронов должно в сотни раз превышать количество атомов железа. Следует отметить, что сечение реакции (я, у) на изотопах железа и более тяжелых элементов значительно превышает сечения аналогичных реакций на ядрах более легких элементов, за исключением для которого сечение (я, у)-реакции велико. В связи с этим создаются благоприятные уело- БИЯ для быстрого последовательного присоединения ядром Ре большого числа нейтронов. [c.135]

Было рассчитано содержание всех ядер, возникших при быстром захвате нейтронов ядром Ре . В расчетах учитывалось возможное изменение температуры взрыва звезды в интервале от 1,45 10 до 0,8 10 град, число нейтронов принималось равным 10 см /сек. Учитывалось также изменение энергии связи нейтронов для ядер с N = 50, 82, 126 и 152, на которое мы ранее уже обращали внимание. При вычислении распространенностей содержание изотопа Те 2 в смеси принималось равным его космической распространенности—1,48 (атомная распространенность кремния 10 ). Рассчитанная распространенность изотопов с массовыми числами от 71 до 265, образовавшихся при быстром захвате нейтронов ядром Ре , показана в виде кривой на рис. 45. В общем наблюдается вполне удовлетворительное согласие рассчитанных значений и средней космической распространенности этих же ядер. Это еще раз подтверждает, что процесс быстрого захвата нейтронов должен играть весьма существенную роль в образовании изотопов тяжелых элементов. [c.136]

Таковы в самых общих чертах основные положения современной теории синтеза химических элементов, которая, безусловно, находится на правильном пути. Она исходит из положений, что химические элементы образуются на всех стадиях эволюции звезд в разнообразных ядерных процессах термоядерных реакциях синтеза гелия из ядер водорода в их различных вариантах, реакциях присоединения ядер гелия, слияния ядер углерода, медленных и быстрых процессах присоединения нейтронов и, наконец, быстрых равновесных процессах. Каждому состоянию звезды соответствуют определенные ядерные процессы синтеза элементов, и, наоборот, когда заканчивается стадия того или иного ядерного процесса, звезда переходит в качественно новое состояние. Таким образом, эволюция звезды и синтез элементов — два взаимосвязанных и взаимообусловленных процесса. [c.140]

Однако, как выяснилось, такая плотность вещества,, которая предполагается в нейтронных звездах, не является предельной. [c.166]

У элементов с атомным номером больше 30 с увеличением массы ядра стабильность его уменьшается. Однако когда нейтроны выделяются в значительном количестве, возможно также образование еще более тяжелых ядер в результате реакции захвата нейтронов. Большая часть этих ядер претерпевает Р -распад, при этом атомный номер возрастает. В результате таких процессов внутри звезд рождаются разнообразные элементы. [c.19]

Возникла любопытная гипотеза рождение сверхновой звезды объяснялось космическим термоядерным взрывом, в котором из стабильных ядер, наглотавшихся нейтронов, образовывалось значительное количество калифорния-254 длительное послесвечение звездной материи объяснялось энергией распадающегося калифорния. [c.427]

Свойства нейтронных звезд в связи с пионной конденсацией обсуждаются в [c.201]

В современной форме морфологический метод воссоздан швейцарским астрофизиком Ф. Цвикки в 30-е годы Цвикки интуитивно применил морфологический подход к решению астрофизических проблем и предсказал существование нейтронных звезд. В годы второй мировой войны, когда Цвикки привлекли к американским ракетным разработкам, морфологический анализ — уже вполне сознательно — был использован для решения технических задач. [c.20]

Советский физик Л. Д. Ландау рассчитал, что возможны условия, при которых электроны могут вжиматься даже в атомные ядра. Соединяясь там с протонами, они превращают их в нейтроны. В результате вещество должно перейти в нейтронное состояние. Есть основание полагать, что переход вещества в нейтронное состояние может быть одной из стадий, предшествующих грандиозным звездным взрывам — вспышкам сверхновых звезд. При еще более сильном сжатии наряду с нейтронамл должны возникать и еще более тяжелые частицы — гипероны, т. е. вещество переходит в гиперонное состояние. [c.157]

ВИННЫЙ характер, и ироисходит взрыв. Огромное количество материи рассеивается в космическом пространстве в Еиде межзвездного газа, который в дальнейшем служит материалом для образования звезд второго поколения. Область взрыва в теч( ние длительного времени является источником мошных космического и радиоизлучений. Взрыв и колоссальные ио мощности потоки нейтронов создают условия для синтеза самых тяжелых ядер с атомной массой более 250. Имеются данные о том, что ири взрыве некоторых звезд синтезируются ядра фермия и калифорния. Изотоп калифорния подвергается делению, и энергия его превышает энергию всех других изотопов тяжелых элементов, которые могли бы образоваться ири многократном захвате нейтронов другими ядрами в момент взрыва. [c.427]

При использовании в качестве бомбардирующих частиц дейтронов в облучаемое адро часто проникает только один нуклон - протон или нейтрон, второй нуклон адра дейтрона летит дальше, обычно в том же направлении, что и налетающий дейтрон. Высокие эффективные сечения могут достигаться при проведении Я. р. между дейтронами и легкими адрами при сравнительно низких энергиях налетающих частиц (1-10 МэВ). Поэтому Я. р. с участием дейтронов можно осуществить не только при использовании ускоренных на ускорителе дейтронов, но и путем нагревания смеси взаимодействующих адер до т-ры ок. 10 К. Такие Я. р. называют термоядерными. В природных условиях они протекают лишь в недрах звезд. На Земле термоадерные р-ции с участием дейтерия, дейтерия и трития, дейтерия и лития и щз. осуществлены при взрывах термоадерных (водородных) шмб. [c.515]

ДОЛЖНО быть максимальным, что находится в соовет-ствии с их космической распространенностью. На рис. 41 приведены расчетные значения распространенности ядер элементов группы железа в равновесной смеси при Г = 3,8 10 град и lg Мр М = 2,5, где Nр — число протонов, а N —число нейтронов в смеси. Они показывают согласие со значениями их средней распространенности в Солнечной системе. Этот факт может служить подтверждением предположения о том, что вещество тел Солнечной системы, вероятно, было подвержено равновесным процессам. Наблюдаются звезды с очень повышенным содержанием железа к [c.128]

Можно даже оценить время, когда произошел взрыв звезды, из вещества которой впоследствии образовались наша Земля и метеориты. Такими космохимическими часами являются изотопы урана и Зная сечение захвата нейтронов этими изотопами и их периоды полураспада, можно по уравнению (12) рассчитать, какое количество этих ядер соответствовало взрыву. Учитывая их относительную современную распространенность, мы можем узнать число уже распавшихся ядер со времени их образования и, таким образом, подойти к оценке этого времени. Оно оказалось равным около 7 млрд. лет. Существуют также калиевые часы. Они должны показывать время, которое прошло с тех пор, когда вещество Земли и метеоритов варилось в термоядерном котле. К сожалению, сейчас мы еще не знаем величин сечений захвата нейтронов изотопов К и по относительному содержанию которых можно было бы оценить это время. [c.138]

В настоящее время еще окончательно не решен вопрос об источнике нейтронов для процесса быстрого захвата. В принципе, по-видимому, может быть несколько таких источников. Это обусловлено тем, что существует множество путей эволюции звезд, которые зависят от их массы, строения и характера ядерных реакций, скорости перемешивания и выброса вещества звезды. Мы только описали один из вариантов нуте звездной эволюции. В различных ее вариантах могут появиться и другие источники нейтронов. Однако основной путь синтеза химических элементов, вероятно, остается при раапичных вариантах звездной эволюции одинаковым. В общем виде он может быть изображен следующим образом Н - Не-> С, 1 е, Отяжелые элементы. [c.139]

Десять лет назад акад. В- А. Амбарцумян и научный сотрудник Бюраканской обсерватории Г. С. Саакян высказали смелое предположение о том, что звезды могут образоваться при взрыве космических тел, плотность которых выше плотности белых карликов. Но в то время не было никаких теоретических данных о возможности существования таких тел. Первым доказательством теории В. А. Амбарцумяна послужила вспышка нейтронной звезды, обнаруженной в 1958 г. американскими астрономами. На снимке, сделанном в Маунт-Паломарской обсерватории, обнаружена Новая звезда, которая вспыхнула в период 1954—1958 гг. Наличие мощного телескопа позволило сфотографировать эту звезду, хотя яркость ее в 30 ООО раз меньше, чем яркость звезд, обнаруженных невооруженным глазом. Американские астрономы считают, что на фотографии в дан- [c.165]

Известно, что плотная нейтронная материя существует в виде нейтронных звезд. Присутствие пионной конденсации повлияло бы на их структуру и свойства. Например, скорость нейтринного охлаждения нейтронной звезды увеличивается в присутствии пионной конденсации Maxwell et al., 1977). Вопрос, происходит или нет пионная конденсация в нейтронных звездах (т.е. при [c.193]

Когда все эти эффекты учтены, получаем ркрит о, сокрт т и крит = Ъшя- С учетом простоты модели, как и в случае симметричной ядерной материи, этот результат для критической плотности должен рассматриваться в качестве нижнего предела. Этот предел попадает в область плотностей, характерных для нейтронных звезд. Следовательно, вопрос о существовании пионного конденсата в нейтронных звездах остается открытым [7]. [c.197]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология