A vason túli elemek keletkezése a csillagokban, nukleoszintézis neutronbefogással

Absztrakt

Dolgozatomban célul tűztem ki egy egységes statisztikus modell felírását a vason túli elemek kialakulásának szimulációja céljából. Eredetileg didaktikai céllal készítettem a modellt, hogy a középiskolások számára érthetővé, és érzékletessé tegyem a magfizikai folyamatok szerepét a nehéz elemek kialakulása során. Az irodalomban található modellek tanulmányozása alapján arra a következtetésre jutottam, hogy a klasszikus képet árnyalni célszerű, mert bár a stabil elemek Naprendszerben észlelhető gyakoriságait néhány százalékos pontossággal megjósolja, azonban a természetben lezajló folyamatoknak nyilvánvalóan nem feletethető meg. Ennek következménye, hogy bár egyszerű jelenségekről van szó, a klasszikus leírás köztudatba szemléletes módon nem közvetíthető.

Modellem felírása után természetes kérdés volt, hogy vajon képes-e az elemgyakoriságok hasonló pontosságú leírására, mint az irodalmi klasszikus s- és r-folyamat. A didaktikai célkitűzés így átalakult tudományos célkitűzéssé: a nehéz elemek keletkezésének egységes modellezése, a modellhez szükséges bemenő adatok minél teljesebb összegyűjtése, a modell jóslatainak a Naprendszerben észlelhető elemek gyakoriságával történő összevetése. Célul tűztem ki továbbá a modell által sugallt fizikai kép leírását, valamint a modellből az elemek keletkezéséről levonható esetleges új, a tudományos köztudatban nem szereplő következtetések feltárását. A klasszikus megközelítés ugyanis nem veszi figyelembe azt a jelenséget, ami miatt folyamattal szén keletkezik a csillagokban. A csillagokban lezajló energiatermelő folyamatokban a nagyon rövid felezési idejű berillium folyamatos keletkezik, és elbomlik, és folyamatosan jelen van, amíg a folyamatok fenntartanak egy dinamikus egyensúlyi koncentrációt.. Ugyanez a helyzet a nem stabil nehéz magokkal: a folyamatos keletkezés miatt mindaddig jelen vannak, amíg tart a neutron expozíció.

¶¶ My primary goal was to create a unified statistical model to simulate the formation of elements heavier than iron. Originally, my intent was to create a didactical model to demonstrate and make easier for high school students to comprehend the role of nuclear processes in the formation of heavy elements. Studying the classical models in the literature, I came to a conclusion that the classical view is rather coarse and needs refining. Although classical models can predict the abundances of stable elements in the Solar System with good, few percent accuracy, obviously they cannot be directly associated to processes observed in nature. As a result, even though the concepts are simple, the classical description, represented by the s- and r-paths, is misleading and hard to comprehend for non-experts. After encoding my model, the natural question arose: Is it able to describe element-abundances as accurately as the classical s- and r-processes in the literature? What was originally a didactical goal became scientific: to create a unified model of formation of heavy elements, to collect all the necessary and concise input data and to compare predictions of abundances to those observed in the Solar System. My objectives became to explore the physical picture suggested by the model and to formulate possible novel conclusions, if any, about element formation that is not yet present in the literature. The classical approach does not take into account a phenomenon through which carbon is created in stars via the triple-alpha ( ) process. In stellar nuclear fusion reactions beryllium is produced but also decays due to its short half-life and is continuously present until a dynamical equilibrium concentration is maintained by the relevant processes. The same is true for unstable heavy nuclei: these are continuously produced and remain present while neutron exposition lasts.

Leírás
Kulcsszavak
magszintézis, nucleosynthesis
Forrás