Radyoaktif Bir Işın Kullanılarak, Dünya Üzerinde Bir Süpernova Reaksiyonu Yaratıldı

Patlayan yıldızların evrendeki en ağır elementleri oluşturma yollarından birini, fizikçiler ilk kez doğrudan ölçebildiler.

İngiltere'deki Surrey Üniversitesi'nden fizikçi Gavin Lotay liderliğindeki bir ekip, hızlandırılmış bir radyoaktif iyon demetini inceledi ve çekirdek çöküşü süpernovalarında meydana geldiği düşünülen proton yakalama sürecini gözlemledi.

Bilim insanları sadece bunun nasıl olduğunu ayrıntılı olarak görmekle kalmadı, aynı zamanda ölçümler, p-çekirdekleri adı verilen gizemli izotopların üretimini de daha iyi anlamamızı sağladı.

En temel düzeyde, yıldızlar evrenin element fabrikaları olarak düşünülebilir. Yıldızlar doğup çekirdeklerini parçalamaya başlayana kadar, evren çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşan bir karmaşaydı. Bu yıldız nükleer füzyonu, evreni karbondan demire kadar ağır elementlerle doldurmaya başladı.

Füzyon yoluyla demir üretmek için gereken ısı ve enerji, işlemin ürettiği enerjiyi aşar ve çekirdek sıcaklığın düşmesine neden olarak yıldızın bir süpernovada ölmesine neden olur. Fizikçilerin daha ağır elementlerin doğduğunu düşündükleri yer burasıdır. Patlama o kadar enerjiktir ki, kuvvetle çarpışan atomlar birbirinden bileşenleri yakalayabilir.

Burada p-çekirdekleri devreye girer. Bu 30 kadar doğal olarak oluşan ağır element izotopları, Güneş Sistemimizde gözlemlenen ağır elementlerin yaklaşık yüzde 1'ini oluşturur.

İzotoplar, aynı elementin, genellikle çekirdekteki değişen sayıda nötron nedeniyle atom kütlesine göre değişen formlarıdır, ancak proton sayısı aynı kalır. P-çekirdekleri, nötron eksikliği olan ancak proton bakımından zengin olan izotoplardır; gözlemlenmesi zordur, bu da nasıl oluştuklarını anlamakta bazı zorluklara neden olmuştur.

Şu anda kabul edilen model, enerjik bir olay sırasında atomların gevşek protonları yakaladığı gama sürecidir. Bir kimyasal element proton sayısı ile tanımlandığından, bu işlem elementi periyodik tablo boyunca bir sonraki elemente dönüştürür.

Gözlemler, radyoaktif rubidyum-83 atomlarından oluşan bir ışın üretmek için Kanada'daki TRIUMF Ulusal Laboratuvarında İzotop Ayırıcı ve Hızlandırıcı kullanılarak elde edildi. TRIUMF-ISAC Gama Işını Spektrometresi ve Elektromanyetik Kütle Analizörü, ışında meydana gelen süreçleri kaydetmek ve gözlemlemek için kullanıldı.

Araştırmacılar, gama süreciyle tutarlı olarak, sonuçların p-nükleus stronsiyum-84'ün üretimini önerdiğini söyledi. Termonükleer reaksiyon hızının teorik modellerle tahmin edilenden daha düşük olduğunu ve bunun daha yüksek stronsiyum-84 üretimi ile sonuçlandığını buldular.

Yeniden hesaplanan üretim hızlarının meteorlarda gözlemlenen stronsiyum-84 bolluğu ile tutarlı olduğu ve diğer astrofiziksel süreçlere ışık tutmaya yardımcı olabileceği belirtildi.

Lotay, "Gama süreci reaksiyonlarını ölçmek için yüksek çözünürlüklü bir gama ışını dizisinin gelişmiş bir elektrostatik ayırıcı ile birleştirilmesi, astrofiziksel süreçlerin doğrudan ölçümünde önemli bir kilometre taşını temsil ediyor. Bu son çalışma gelecek araştırmalar için çok sayıda olasılığa yol açtı" diyor

Araştırma, Physical Review Letters'da yayınlandı.