Ulduzlar necə doğulur və necə ölürlər? Milyarlarla il onları yandıran enerjini necə istehsal edirlər? Bu gün müşahidə etdiyimiz elementləri necə yaradırlar? Bu suallara qəti cavablar, kainatın kimyəvi tərkibini formalaşdıran prosesləri başa düşmək üçün elm adamlarını qaçırmağa davam edir.

Reaksiya proseslərinin dəqiq təfərrüatları aydın olmasa da, elementlərin harada və necə əmələ gəldiyini və ulduzların əmələ gəlməsi proseslərini başa düşmək kainatın tarixi, quruluşu və təkamülünün hərtərəfli təsviri üçün vacibdir.

Bu yaxınlarda ABŞ Enerji Departamentinin (DOE) Arqon Milli Laboratoriyasının tədqiqatçılarının da daxil olduğu beynəlxalq komanda, kainatdakı ən ağır elementlərdən bəzilərinin ulduzlarda necə əmələ gəldiyini aydınlaşdıran yeni eksperimental məlumatlar əldə edib. Bu kəşf bizim mənşəyimizlə bağlı əsas suallara cavab verməyə başlayır.

Nəticələr Physical Review Letters jurnalında dərc olunub .

Xüsusilə, komanda neytronların barium-140-ı yaratmaq üçün barium-139 izotopunun nüvəsi ilə toqquşması və birləşməsi prosesinin sürətini ölçmək üçün ilk eksperimental məhdudiyyətləri əldə etdi. İzotoplar, hamısında eyni sayda proton, lakin fərqli sayda neytron olan bir element ailəsinin üzvləridir. Barium-139-un barium-140-a çevrildiyi reaksiya sürəti ulduzlarda ağır elementlərin izotoplarının varlığını təyin etmək üçün istifadə edilən proqnoz modellərində əsas qeyri-müəyyənlik mənbəyi olmuşdur.

Miçiqan Dövlət Universitetinin Fizika və Astronomiya Departamentinin professoru və Nadir İzotop Şüaları Müəssisəsində (FRIB) Artemis Spyrou və Almaniyanın Köln Universitetinin Nüvə Fizikası İnstitutunun professoru Dennis Mücherin rəhbərliyi ilə komanda Arqonda Nüvə Fizikası istifadəçi obyektinin DOE Ofisi olan Argonne Tandem Linac Sürətləndirici Sistemində (ATLAS) yerləşən mürəkkəb radioaktiv ionlar mənbəyi olan CARIBU-dan istifadə etdi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=183&slotname=8188791252&adk=2823516881&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=730&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1726471057&rafmt=11&format=730×183&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-09-experimental-unravel-mystery-creation-heavy.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI4LjAuNjYxMy4xMzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMjguMC42NjEzLjEzOCJdLFsiTm90O0E9QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOC4wLjY2MTMuMTM4Il1dLDBd&dt=1726470988766&bpp=3&bdt=268&idt=277&shv=r20240911&mjsv=m202409100101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726470943%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726470943%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0%2C730x280%2C928x1012&nras=2&correlator=8410164412212&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=457&ady=2094&biw=1903&bih=911&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C44795922%2C95338228%2C95341664%2C95341671&oid=2&psts=AOrYGsn8axNcTTbRAnC3fyfAlyijsVpxj8LCVvNLqupX6xfcjdN4ST3EFaCLMDUjq0TEA-7mfm3YJ3suA1sU6SS97SORz24&pvsid=1925741375304143&tmod=609912928&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C911&vis=1&rsz=%7C%7CpEebr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=1&fsb=1&dtd=68784

“İndi aydın oldu ki, ulduzlarda elementlərin sintezi əvvəllər düşünüldüyündən daha mürəkkəbdir”, – Spyrou bildirib. “Yalnız bu cür ölçmə vasitəsilə biz müxtəlif astrofiziki proseslərin töhfələrini ayıra biləcəyik.”

Alimlər uzun müddətdir ki, ulduzlardakı barium, lantan və sezium kimi ağır elementlərin sürətli və yavaş nukleosintez prosesləri nəticəsində əmələ gəldiyini bilirlər. Nukleosintez kainatdakı müxtəlif proseslər nəticəsində yeni atom nüvələrinin – proton və neytronlardan ibarət atomların mərkəzlərinin və ya elementlərin əmələ gəlməsidir.

Bir neçə saniyə ərzində baş verən sürətli və ya “r” prosesinin supernovalar kimi partlayan ulduzlar və onların çökməsindən sonra ortaya çıxan kiçik, sıx ulduzlardakı nukleosintezdən məsul olduğu düşünülür. Əksinə, yavaş və ya “s” prosesinin ilk növbədə həyatın sonuna yaxınlaşan parlaq yanan yaşlı ulduzlarda nukleosintezdən məsul olduğu düşünülür.

Nisbətən yeni astronomik müşahidələr sürətli və yavaş proseslərdən fərqli bir nukleosintez yoluna işarə edir. Metal baxımından zəif hesab edilən bəzi ulduzlar müəyyən elementlərin qeyri-adi bolluq nümunələri göstərdiklərinə görə, elm adamları bu fenomeni izah etmək üçün aralıq və ya “i” prosesi təklif etdilər.

“Mənə ən maraqlısı odur ki, biz bu müxtəlif elementləri burada, Yer kürəsində tapırıq və çox vaxt bilmədən, demək olar ki, hər gün onlarla əlaqə saxlayırıq” dedi Mücher. “Lakin biz hələ də onların haradan gəldiyini tam başa düşə bilməmişik. İndi biz daha yaxşı başa düşürük ki, i prosesi bir növ əlaqəlidir.”

ATLAS-dakı CARIBU mənbəyi tərəfindən işə salınan elm adamları neytronları tutduqca barium izotoplarını öyrənə bildilər və nəticədə barium-139-un parçalanmasının əlavə məhsulu olan və i prosesinin əsas göstəricisi olan lantan əmələ gətirdilər. Bununla belə, bu neytron tutma sürətini təyin etmək xüsusilə çətindir, çünki barium-139-un yarı ömrü cəmi 83 dəqiqədir.

Müəyyən eksperimental üsulların köməyi ilə tədqiqatçılar sezium-140 izotopunun şüası ilə bu sürəti dolayı yolla müəyyən etməyin mümkün olduğunu tapdılar. Bu izotop barium-140-a radioaktiv parçalanmaya məruz qalır və bununla da tədqiqatçılar FRIB-nin Summing Nal (SuN) detektoru, ümumi udma qamma-şüaları spektrometrindən istifadə edərək aşkar edib ölçə bilmişlər. Tədqiqatçılar bu proses üçün məlumatları daha dəqiq tutaraq, barium-139-un barium-140-a çevrildiyi reaksiya sürətini və bu reaksiyanın lantan çıxarma ehtimalını dolayı yolla hesablaya bildilər.

“İstifadə olunan texnika həm kifayət qədər yüksək intensivliyə, həm də çox yüksək təmizliyə malik olan radioaktiv şüalar tələb edir” dedi, ATLAS direktoru, Arqonun görkəmli əməkdaşı Qay Savard. “CARIBU neytronla zəngin izotopların bütün çeşidi üçün bu şərtləri təmin edir.”

Bu yeni tapılmış biliklərlə təchiz edilmiş tədqiqatçılar bu araşdırmada kəşf etdiklərini CARIBU-da və onun yaxın gələcəkdə təkmilləşdirməsi olan nuCARIBU-da digər istifadə hallarına tətbiq edə bilərlər. Orada onlar i prosesində neytronla zəngin izotoplar üçün neytron tutulmasının necə işlədiyini başa düşə bilərlər. Nəhayət, onlar prosesi öyrənmək üçün daha birbaşa yol tapmağa ümid edirlər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=183&slotname=8188791252&adk=2823516881&adf=2996406042&pi=t.ma~as.8188791252&w=730&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1726471069&rafmt=11&format=730×183&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-09-experimental-unravel-mystery-creation-heavy.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI4LjAuNjYxMy4xMzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMjguMC42NjEzLjEzOCJdLFsiTm90O0E9QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOC4wLjY2MTMuMTM4Il1dLDBd&dt=1726470988769&bpp=3&bdt=271&idt=336&shv=r20240911&mjsv=m202409100101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726470943%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726470943%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0%2C730x280%2C928x1012%2C730x183%2C928x115&nras=3&correlator=8410164412212&frm=20&pv=1&tl=az&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=457&ady=3822&biw=1903&bih=911&scr_x=0&scr_y=181&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C44795922%2C95338228%2C95341664%2C95341671&oid=2&psts=AOrYGsn8axNcTTbRAnC3fyfAlyijsVpxj8LCVvNLqupX6xfcjdN4ST3EFaCLMDUjq0TEA-7mfm3YJ3suA1sU6SS97SORz24%2CAOrYGsnffBxm26Z28hEZlepYLc4sa1oMiQkcHIkHEyEbKPIL96a4f4qjAKNnvS4gC7y_FEwo6en-vAsjhCPRzfFbex_6zRnVI4hmoJO3NfbVjZ17_YQ__w%2CAOrYGsnKjaQsjVaGukDYthUhrbgLlXTD1A1SESHnazPiRjSNCjkUKji-wtKMHbfEXAdWDs2Op-wWRnwoqWHxMUfQhwx016a6&pvsid=1925741375304143&tmod=609912928&uas=3&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C911&vis=1&rsz=%7C%7CpEebr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=3&fsb=1&dtd=80569

“Payızda nuCARIBU tərəfindən aktivləşdirilən böyük eksperimental kampaniyamız olacaq, yenidən bir sıra ölçmələr aparacağıq ki, biz bu texnikanın tətbiq olunduğu diapazonu genişləndirə və bir çox hallara baxıb bunun necə sistematikasını anlamağa çalışaq. Neytronla zəngin izotoplar üzərində neytron tutulması işləyir” dedi Savard. “Bu, yalnız ilk addımdır” dedi.

Spyrou, Mücher və Savard ilə yanaşı, müəlliflər arasında PA Denissenkov, F. Herwig, EC Good, G. Balk, HC Berg, DL Bleuel, JA Clark, C. Dembski, PA DeYoung, B. Greaves, M. Guttormsen, C. Harris, AC Larsen, SN Liddick, S. Lyons, M. Markova, MJ Mogannam, S. Nikas, J. Owens-Fryar, A. Palmisano-Kyle, G. Perdikakis, F. Pogliano, M. Quintieri, AL Richard. , D. Santiago-Qonzalez, MK Smith, A. Sweet, A. Tsantiri və M. Wiedeking.

Ətraflı məlumat: A. Spyrou et al, Astrofizik i Prosesi üçün Şərtləri Məhdudlaşdırmaq üçün ¹³⁹ Ba(n,γ) ^{140 Ba Reaksiyasının İlk Tədqiqi,} Fiziki İcmal Məktubları (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.202701

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

Argonne Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilmişdir