na hlavnú stránku
Oneskorené štiepenie po beta premene
Jadrová astrofyzika si už dlhodobo kladie otázku o spôsobe nukleosyntézy prebiehajúcej pri
výbuchoch supernov. Vo hviezdach prebieha syntéza jadier ťažších ako železo pomocou takzvaného
s-procesu, r-procesu a rp-procesu.
rp-proces je proces, keď jadrá rýchlo zachytávajú protóny a je relevantný pri syntéze ľahkých jadier.
Za syntézu ťažkých prvkov je však hlavne zodpovedný s-proces a r-proces.
S-proces je proces, keď jadro zachytáva neutróny pomaly a postupne sa
s pomocou beta
- rozpadu premieňa na prvky s vyšším protónovým číslom.
Z charakteristiky "pomalý" (slow) je odvodený aj názov tohto procesu.
R-proces je naproti tomu veľmi rýchly (preto r-proces
od slovíčka rapid). Môže prebiehať len v situácii s extrémne veľkým tokom neutrónov,
keď jadro zachytí naraz veľké množstvo neutrónov čím sa presunie do veľmi neutrónovo
bohatej oblasti tabuľky izotopov. Následne sa veľmi rýchlo pomocou beta
-rozpadu
zvýši protónové číslo a prebieha ďalší záchyt neutrónov a opäť beta
- rozpad atd.
Niektorí teoretici sa domnievajú, že týmto spôsobom mohli pri počiatočnej nukleosyntéze vznikať
aj superťažké prvky s protónovým číslom väčším ako 110 a mnoho úsilia sa v jadrovej fyzike venovalo
pokusom nájsť superťažké prvky v prírode.... doposiaľ neúspešne.
Kvalitatívne r-procesu rozumieme... kvantitatívne absolútne nie. Kľúčovým problémom v celej tejto
story ostáva úloha štiepenia v r-procese. Nikto nevie odhadnúť dynamiku štiepenia v prípade jadier
ďaleko od línie stability, resp. štiepení pri jadrách excitovaných na relatívne nízke energie po
beta
- premene - tzv. beta oneskorenom štiepení.
Grafické znázornenie r-procesu a nukleosyntézy ťažkých prvkov
Aj preto má mimoriadny význam štúdium mechanizmu štiepenia jadier a spoľahlivosti aktuálnych teoretických modelov opisujúcich štiepenie jadier. Unikátnym nástrojom pre získanie informácií o štiepení jadier je práve oneskorené štiepenie po beta premene. Za zmienku stojí fakt, že napriek obrovskému množstvu známych izotopov bolo doposiaľ identifikovaných len 9 jadier rozpadávajúcich sa oneskoreným štiepením po elektrónovom záchyte, nezriedka s pravdepodobnosťou rozpadu na úrovni
10
-5.
Na separátore SHIP v experimentoch zameraných od oblasti veľmi neutrónovo deficitných jadier v okolí olova sme po prvý krát dokázali jednoznačne identifikovať oneskorené štiepenie po beta premene v neutrónovo deficitných izotopoch astátu. Následne sme identifikovali tento proces aj v ďalších izotopoch ako napr. neutrónovo deficitných izotopoch tália alebo francia. Unikátnosť tohto výsledku spočíva aj v tom, že môžme študovať štiepenie jadier v oblasti, kde boli doposiaľ štiepenia pozorované.
Mimoriadne zaujímavým výsledkom bola identifikácia nového typu asymetrického štiepenia (
Physical Review Letters 105, 252502 (2010)). Doposiaľ každé asymetrické štiepenie jadier, nastalo v dôsledku vplyvu uzavretých vrstiev v dôsledku (podstata tzv. vrstvového modelu atómového jadra). Pri oneskorenom štiepení po beta premene
180Tl však po prvý krát vidíme nielenže asymetrické štiepenie ktoré nie je spôsobené existenciou uzavretých vrstiev. V tomto prípade vidíme asymetrické štiepenie napriek existencii uzavretých vrstiev, nakoľko vrstvový model by mal v tomto prípade spôsobiť práve symetrické štiepenie. Tento výsledok bol nasledne komentovaný aj vo viacerých populárno-vedeckých časopisoch ako napr.
Nature News,
Scientific American,
Science News,
Physics World and
PhysOrg.com.
Získanie ďalších údajov o tomto spôsobe rozpadu bude ešte cieľom mnohých experimentov v budúcich rokoch.
na hlavnú stránku
na hlavnú stránku
fmph.uniba.sk
Nepretržite vo
výstavbe