چگونگی تولید عناصر سنگین توسط ستارگان؛ یک فرآیند جدید اخترفیزیکی کشف شد!

مطالعات اخیر در اخترفیزیک هسته‌ای، “فرآیند میانی i” را معرفی کرده‌اند که یک مسیر واکنش حیاتی برای تشکیل عناصری سنگین مانند لانتانیوم در ستارگان است.

از طریق آزمایش‌هایی در تأسیساتی مانند آزمایشگاه ملی آرگون، دانشمندان درک خود را از این فرآیند بهبود بخشیده‌اند و ستارگان کوتوله سفید را به‌عنوان محل احتمالی این واکنش‌های هسته‌ای معرفی می‌کنند!

اخترفیزیک هسته‌ای و فرآیند i

تشکیل عناصر سنگین در ستارگان همچنان یک معمای اصلی در اخترفیزیک هسته‌ای است. دانشمندان اخیراً یک مکانیسم ستاره‌ای به نام “فرآیند میانی i” را برای توضیح یافته‌های جدید معرفی کرده‌اند. داده‌های هسته‌ای دقیق برای تعیین مکان ستاره‌ای این فرآیند ضروری است. اندازه‌گیری‌های اخیر از یک واکنش هسته‌ای که برای تولید لانتان ضروری است تأیید می‌کند که فرآیند i می‌تواند به‌طور منطقی این مشاهدات نجومی را توضیح دهد و شرایط پیشنهادی این فرآیند را اعتبار بخشد.

بررسی تأثیر اندازه‌گیری‌های جدید

این اندازه‌گیری جدید به تنظیم محدودیت‌هایی برای شرایط مورد نیاز فرآیند i کمک می‌کند. دانشمندان در حال حاضر اطلاعات محدودی در مورد اینکه چه مقدار عنصر سنگین از این فرآیند نتیجه می‌شود، دارند. نتایج اخیر، همراه با اندازه‌گیری‌های آینده، می‌تواند به ایجاد تصویر دقیق‌تری از نوکلئوسنتز (هسته زایی) کمک کند. مطالعاتی مانند این به دانشمندان کمک می‌کند تا بالاخره به این سوال پاسخ دهند که عناصر چگونه در ستارگان شکل می‌گیرند.

سنجش‌های جدید در تحقیقات فرآیند i

فرآیند به اصطلاح “میانی” یا “i” یک فرآیند جدید در نوکلئوسنتز است که دانشمندان برای توضیح مشاهدات اخیر نجومی معرفی کرده‌اند. اکنون، دانشمندان در تأسیسات پرتوهای ایزوتوپ نادر (FRIB) و دپارتمان انرژی مرکز کابران علوم، اندازه‌گیری‌هایی از یک واکنش هسته‌ای ارائه کرده‌اند که به مهیا کردن شرایط اخترفیزیکی برای فرآیند i کمک می‌کند.

این آزمایش در سیستم شتاب‌دهنده Argonne Tandem Linac، یک مرکز کاربران شتاب‌دهنده ذرات دپارتمان انرژی در آزمایشگاه ملی آرگون انجام شد. این آزمایش از پرتوهایی که توسط تأسیسات CARIBU تولید شده بود استفاده کرد و دستگاه اصلی که مورد استفاده قرار گرفت، آشکارساز SuN FRIB بود که در دانشگاه ایالتی میشیگان توسعه یافته است.

عدم قطعیت‌ها در شکل‌گیری عناصر

تحقیقات نشان داد که مشاهدات مربوط به عنصر لانتان، همراه با مشاهدات سایر عناصری مانند باریم و یوروپیوم، به شرایط فرآیند i حساس هستند. با این حال، عدم قطعیت‌های بزرگ موجود در فیزیک هسته‌ای به محققان اجازه نمی‌دهد شرایط دقیق را توصیف کنند و مکان فرآیند i را شناسایی کنند.

برای کمک به رفع این عدم قطعیت‌ها، به‌ویژه برای تولید لانتان، محققان توانایی هسته باریم-۱۳۹ را برای جذب نوترون‌ها در محیط ستاره‌ای مورد مطالعه قرار دادند. با محدودیت‌های جدید، دانشمندان می‌توانند چگالی نوترونی لازم برای فرآیند i را تأیید کنند. همچنین می‌توانند تأیید کنند که ستارگان کوتوله سفید که به سرعت جرم جذب می‌کنند یک محل قابل قبول برای فرآیند i هستند.

منبع: Scitechdaily