Измерения в ускорителе частиц указывают, что горение водорода в недрах массивных звезд происходит медленнее, чем считалось.
Международная группа исследователей воспроизвела на дрезденском ускорителе частиц одну из центральных реакций CNO-цикла — соединение углерода с водородом. Результат эксперимента предполагает, что фаза выгорания водорода занимает больше времени и что испускание изотопом азота нейтрино происходит ближе к центру звезды.
Физики использовали в качестве мишеней танталовые диски с напыленным на поверхность углеродом. Разогнанные в ускорителе протоны ударялись в эти мишени, а 20 детекторов из сверхчистого германия фиксировали гамма-лучи, образующиеся в результате реакции.
На основе проведенных экспериментов ученые измерили с беспрецедентной точностью сечение этой реакции — вероятность взаимодействия между элементарной частицей (протоном) и атомным ядром (углеродом). Ранее принятое значение оказалось завышенным почти на 25%.
Основная реакция, поддерживающая горение звезд, — синтез водорода в гелий. В зависимости от массы звезды этот процесс может протекать по-разному. Для звезд малой массы, подобных Солнцу, основным является протон-протонный цикл. Но в недрах массивных звезд из-за гравитационного давления достигаются гораздо более высокие температуры. Это позволяет осуществлять реакцию между ядрами водорода и углерода.
Хотя менее 2% вещества, образующего звезды, состоит из углерода, этой концентрации достаточно, чтобы начать и поддерживать CNO-цикл. Углерод в этом процессе действует как катализатор, ускоряющий реакцию, конечный результат, как и в протон-протонном цикле: синтез водорода с гелием. Точное измерение параметров реакции позволяют сделать более точные теоретические предсказания соотношения изотопов углерода в звездах и улучшить модели процессов внутри звезд.
Читать далее:
Скрытый континент Земли впервые нанесли на карту: он оторвался от остальных 100 млн лет назад
Слой за слоем. Куда делся «хайп» вокруг 3D-печати и почему аддитивные технологии никуда не уйдут
Ученые придумали, как морить голодом раковые клетки поджелудочной железы
На обложке: иллюстрация реакции. Изображение: Bernd Schröder, HZDR