Физики из Университета штата Миссисипи впервые провели прямое лабораторное измерение важной ядерной реакции, которая, согласно теории, происходит во время термоядерных вспышек на поверхности нейтронных звёзд. Именно эти катаклизмы играют ключевую роль в синтезе тяжёлых элементов, из которых состоят планеты и всё живое на Земле.
«Изначально Вселенная состояла практически только из водорода и гелия. Все более сложные элементы — от кислорода в нашей атмосфере до железа в ядре планеты — появились позже в результате процессов внутри звёзд и их взрывов. Понимая, как именно эти вспышки создают тяжёлые элементы, мы приближаемся к разгадке того, как материя распределяется по космосу», — поясняет ведущий исследователь Джасприт Рандхава, доцент кафедры физики и астрономии.
Иллюстрация: Sora
Джасприт Рандхава вместе со своим аспирантом Мухаммадом Асифом Зубаиром искали ответ на вопрос, существует ли природный барьер, останавливающий синтез тяжёлых элементов во время рентгеновских вспышек. «Наши данные свидетельствуют, что такой барьер значительно слабее, чем предполагалось ранее. Это открывает путь для дальнейшего формирования тяжёлых элементов в таких условиях», — подчеркнул Рандхава.
Природа нейтронных звёзд
Нейтронные звёзды представляют собой сверхплотные ядра, оставшиеся после гибели массивных светил. При диаметре, сопоставимом с размером крупного города, они обладают массой, превышающей солнечную. В составе двойных систем такие звёзды активно поглощают вещество соседки, что приводит к возникновению колоссальных температур и давлений, провоцирующих мощные рентгеновские вспышки.
Суть эксперимента
Ранее научное сообщество полагало, что процесс синтеза в ходе таких вспышек может блокироваться на этапе короткоживущего изотопа меди-59 (copper-59), период распада которого составляет менее двух минут. Из-за такой нестабильности изучение данного процесса в лабораторных условиях было крайне затруднительным.
В ходе нового исследования команда учёных создала пучок изотопов меди-59, который был ускорен и направлен на мишень из замороженного водорода до того, как произошёл его распад. Эксперимент был реализован на базе канадской лаборатории TRIUMF, специализирующейся на ядерной физике и физике элементарных частиц. Это учреждение является одним из немногих мест в мире, где технически возможно получение стабильных пучков меди-59 в необходимых для научного анализа объёмах.
