Физикам-ядерщикам впервые в истории удалось воссоздать в лаборатории редкую космическую реакцию, в ходе которой образуется изотоп селен-74. Эксперимент вдвое снизил неопределённость в теориях происхождения самых загадочных тяжёлых элементов, рождающихся при взрывах сверхновых. Работа опубликована в Physical Review Letters.
Что такое p-ядра и почему это загадка?
Большинство элементов тяжелее железа образуются путём захвата нейтронов внутри звёзд. Но существует особая группа обогащённых протонами изотопов (p-ядра), которые не могут быть созданы нейтронным захватом. Их происхождение оставалось неразрешимой тайной 60 лет.
Гипотеза: p-ядра рождаются при взрывах сверхновых, когда гамма-лучи выбивают частицы из тяжёлых ядер. Но доказать это почти невозможно, потому что участвующие в процессе изотопы живут ничтожные доли секунды.
Что сделали учёные?
Использовали новейший линейный ускоритель Центра редких изотопных пучков (FRIB, Мичиганский университет) для генерации пучка радиоактивного мышьяка-73. Направили его в мишень с водородом (источник протонов). Впервые напрямую наблюдали, как мышьяк-73 захватывает протон и превращается в селен-74, выделяя характерное гамма-излучение.
Что это дало?
Измерив параметры прямой реакции, вычислили скорость обратного процесса — разрушения ядер гамма-лучами в недрах взрывающихся звёзд. Интеграция реальных данных в астрофизические симуляции позволила ровно вдвое сократить неопределённость в предсказаниях того, сколько селена-74 должно существовать в космосе.
Всё ли сходится?
Нет. Новые расчёты всё ещё не до конца совпадают с реальными пропорциями веществ, наблюдаемыми в природе. Это означает, что современные представления о физических условиях внутри сверхновых нуждаются в дальнейшей корректировке.
Вывод: физики впервые напрямую измерили реакцию рождения p-ядра в лаборатории. Эксперимент вдвое уменьшил неопределённость моделей, но полного совпадения с природой пока нет. Тайна происхождения тяжёлых элементов продолжает раскрываться.