Procesy zachodzące podczas wybuchu supernowej odtworzone w laboratorium
Po raz pierwszy w historii naukowcom udało się "odtworzyć" procesy zachodzące podczas wybuchu supernowej. Pomogą one zrozumieć, jak eksplodujące gwiazdy rozrzucają ciężkie pierwiastki we Wszechświecie.
Zespół naukowców z University of Surrey pod kierownictwem fizyka Gavina Lotaya wykorzystał przyspieszoną wiązkę radioaktywnych jonów do wizualizacji procesów zachodzących podczas wybuchów supernowych. Pomiary pozwolą nam lepiej zrozumieć tzw. proces p, czyli rodzaj nukleosyntezy, w wyniku której powstają stabilne jądra atomowe cięższe od jąder żelaza (bogate w protony).
Astrofizycy uważają gwiazdy za kosmiczne fabryki pierwiastków. Zanim one powstały, Wszechświat był czymś na kształt "zupy" wypełnionej wodorem i helem. Kiedy zainicjowano pierwsze gwiezdne fuzje, we Wszechświecie zaczęły pojawiać się cięższe pierwiastki - od węgla, aż po żelazo.
Niestety, z naszym rozumieniem tych procesów jest jednak pewien problem. Ciepło i energia potrzebne do wytworzenia żelaza w procesie fuzji przekraczają energię generowaną przez sam proces, co prowadzi do zapaści gwiazdy i wybuchu supernowej. Zasada jest prosta - wybuch supernowej oznacza energię wystarczającą do powstania cięższych pierwiastków.
Jądra p (powstające w wyniku procesu p) to ok. 30 naturalnie występujących izotopów pierwiastków ciężkich, co stanowi ok. 1 proc. ciężkich pierwiastków w Układzie Słonecznych. Ich powstanie pozostawało zagadką.
Warto wspomnieć, że izotopy to odmiany tego samego pierwiastka, różniące się masą atomową, zazwyczaj ze względu na różną liczbę neutronów w jądrze (liczba protonów jest taka sama). Jądra p to natomiast izotopy bez neutronów, ale bogate w protony (symbol "p" pochodzi właśnie od nich). Nie są one rozpowszechnione, więc trudno je obserwować. Nie wiadomo dokładnie, jak powstają.
Naukowcy uważają, że mogą brać w tym udział emisje promieniowania gamma, bo atomy wychwytują w nim luźne protony. Proces ten przekształciłby pierwiastek w następny w kolejności w układzie okresowym, powodując powstanie izotopu ubogiego w neutrony. Potwierdzają to eksperymenty przeprowadzone przy użyciu Isotope Separator and Accelerator II w Laboratorium Narodowym TRIUMF w Kanadzie. Naukowcy wykorzystali akcelerator do produkcji wiązki naładowanych, radioaktywnych atomów rubidu-83. Powstały jądra p strontu-84, co jest zgodne z emisją gamma.
Zaobserwowany proces może rzucić nowe światło na różne procesy astrofizyczne. Dzięki niemu będziemy w stanie w pełni zrozumieć, skąd wzięły się pierwiastki ciężkie we Wszechświecie.
