Der langsame Prozess des Einfangens von Neutronen (s-Prozess) ist einer der Prozesse der Nukleosynthese, die in Sternen ablaufen. Dadurch ist etwa die Hälfte der Elemente im Universum schwerer als Eisen.
Zwei wichtige Reaktionen, die am s-Prozess beteiligt sind, sind Neon-22 (Alpha, Gamma) und Neon-22 (Alpha, Neutron). Bei diesen Reaktionen fängt das neutronenreiche Neon-22 Alphateilchen ein. Der Einfang produziert Magnesium-26 in einem energetisierten Zustand, was bedeutet, dass es zusätzliche Energie erhalten hat.
Es setzt dann Energie frei und emittiert entweder einen Gammastrahl, der im Normalzustand zu Magnesium-26 führt, oder ein Neutron, das zu Magnesium-25 führt. Die Reaktionsgeschwindigkeiten von Neon-22 (Alpha, Gamma) und Neon-22 (Alpha, Neutron) haben einen wesentlichen Einfluss auf den s-Prozess. Dies beeinflusst den Gehalt an Elementen wie Selen, Krypton, Rubidium, Strontium und Zirkonium.
Wissenschaftler versuchen seit langem, die Frage zu beantworten, was der Ursprung der Elemente im Universum ist. Die Antwort darauf ist äußerst schwierig. Es erfordert gemeinsame Anstrengungen von Forschern in vielen Bereichen und eine riesige Menge an experimentellen Daten.
Ein Teil der Antwort auf diese Frage besteht darin, die spezifischen Prozesse zu verstehen, die Elemente erzeugen, die schwerer als Eisen sind. Einige dieser Elemente werden als Ergebnis bestimmter Kernreaktionen im Inneren von Sternen gebildet, bei denen Neutroneneinfang (s-Prozess) erfolgt.
Neutronen sind instabil und müssen kontinuierlich produziert werden, um diesen Prozess voranzutreiben. Die Bestimmung der Intensität der Reaktionen der Neutronenquelle ist wichtig, um dieses Szenario der Nukleosynthese zu verstehen.
Zwei Reaktionen haben einen starken Einfluss auf den Neutronenfluss während des s-Prozesses: 22Ne (α, γ) 26Mg und 22Ne (α, n) 25Mg. Die Wahrscheinlichkeiten dieser Reaktionen sind schwer direkt zu messen, da diese Wahrscheinlichkeiten (als Reaktionsquerschnitte bezeichnet) bei Energien, die der stellaren Nukleosynthese entsprechen, extrem niedrig sind.
Eine Gruppe von Kernphysikern verwendete zwei indirekte Methoden, um die Wahrscheinlichkeiten beider Reaktionen zu bestimmen. Beide Methoden verwendeten einen 22-Neon-Strahl, der am Cyclotron Institute der University of Texas A&M produziert wurde.
In einer Studie maßen Wissenschaftler die Wahrscheinlichkeit, dass Alphateilchen die wichtigsten angeregten Zustände in 26-Magnesium zerfallen. Ein weiteres Experiment beinhaltete direkte Messungen der Neutronen/Gamma-Verzweigungsverhältnisse für die gleichen angeregten Zustände.
Die Kombination dieser Studien führte die Wissenschaftler zu einem konsistenten Schluss: Die tatsächliche Wahrscheinlichkeit der Reaktion 22Ne (α, n) 25Mg ist dreimal geringer als die allgemein akzeptierte Wahrscheinlichkeit.
Diese Entdeckung verändert den Endgehalt einiger Elemente in den s-Prozessen, wie Selen, Krypton, Rubidium, Strontium und Zirkonium, erheblich.
2021-08-07 17:18:13
Autor: Vitalii Babkin