Учёные приблизились к разгадке космического происхождения редкого изотопа селена-74

Исследователи представили новые экспериментальные данные, проливающие свет на происхождение редких протон-избыточных изотопов тяжелее железа, так называемых p-ядер. Результаты работы, в которой участвовало более 45 учёных из 20 институтов США, Канады и Европы, опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Центральный вопрос ядерной астрофизики — как и где образуются химические элементы. Хотя многие тяжёлые элементы синтезируются в процессах медленного и быстрого захвата нейтронов, группа из примерно 30 протон-избыточных изотопов, от самого лёгкого селена-74 до самого тяжёлого ртути-196, не может быть создана таким путём.

Основным механизмом их образования считается гамма-процесс, происходящий при взрывах некоторых сверхновых. В нём гамма-лучи высокой энергии выбивают нейтроны из существующих тяжёлых ядер, делая их протон-избыточными.

Команда под руководством Артемиды Цандири впервые в лаборатории изучила реакцию захвата протона радиоактивным ядром мышьяка-73 с образованием селена-74. Эксперимент был проведён на ускорительном комплексе FRIB (Facility for Rare Isotope Beams). Пучок редкого изотопа мышьяка-73 направляли в камеру с водородом, выступавшим в роли мишени из протонов.

«Даже несмотря на то, что происхождение p-ядер изучается уже более 60 лет, измерения важных реакций с короткоживущими изотопами практически отсутствуют, — отметила Цандири. — Эксперименты такого рода стали возможны только сейчас на таких установках, как FRIB».

Когда учёные применили полученные экспериментальные данные в астрофизической модели гамма-процесса, неопределённость в расчётной относительной распространённости селена-74 уменьшилась вдвое. Однако модель по-прежнему не полностью соответствует наблюдаемой распространённости изотопа, что указывает на необходимость пересмотра моделей астрофизических условий гамма-процесса.

«Эти результаты приближают нас на шаг к пониманию происхождения одних из самых редких изотопов во Вселенной», — сказала профессор физики FRIB Артемида Спиру, научный руководитель Цандири.