Астрофізика ядерна
Атрофі́зика я́дерна — розділ астрономії, що вивчає роль процесів мікросвіту в масштабах мегасвіту.
Зміст
Предмет та основні задачі
Астрофізика ядерна — розділ астрофізики, тісно пов’язаний з ядерною фізикою, фізикою елементарних частинок. Своєю чергою, підрозділами астрофізики ядерної слід вважати астрофізику нейтринну і астрофізику космічних променів.
Предметом астрофізики ядерної виступають ядерні реакції, що відбуваються в надрах та на поверхнях астрономічних об’єктів. Ці процеси характеризуються значним енерговиділенням і утворенням в процесі еволюції астрономічних об’єктів хім. елементів, які не були представлені в момент формування об’єкту. Процеси, що відбуваються за участю сильної взаємодії — не єдиний тип процесів, вивченням яких займається астрофізика ядерна. Перетворення ядер за участю слабкої взаємодії теж в зоні уваги цієї галузі, особливо процеси випускання і поглинання нейтрино, що відбуваються при вибухах наднових зір і при їх колапсі гравітаційному.
Поряд із тим ядерні процеси, що відбуваються в епоху раннього Всесвіту, не входять в сферу компетенції астрофізики ядерної, розглядаються в теорії космологічного нуклеосинтезу і є предметом досліджень у космології.
Теоретичні та експериментальні результати, досягнуті при вивченні процесів перетворення атомних ядер в лабораторних умовах та на прискорювачах елементарних частинок, є надійною базою для побудови теоретичних моделей на ядерному рівні, що відбуваються в космічних масштабах за участю астрономічних об’єктів.
Співставлення передбачень теорії з результатами астрономічних спостережень, особливо спостережень за фізичними процесами та явищами за участю атомних ядер в умовах екстремально великих напруженостей гравітаційного та магнітного полів, надвисоких тисках та температурах, недосяжних в земних умовах, дозволяють накласти обмеження на ряд параметрів теорії взаємодій елементарних частинок, а відтак поглибити наші знання про ці процеси.
Поєднання досягнень ядерної фізики, фізики елементарних частинок та астрофізики ядерної дозволило побудувати теорію, яка якісно узгоджується практично зі всім спектром спостережуваних процесів та явищ за участю атомних ядер в масштабах космосу: теорію утворення, будови і еволюції зір; теорію вибуху наднових; утворення та еволюцію компактних релятивістських зоряних залишків (білих карликів, нейтронних зір, чорних дір); теорію утворення важких хімічних елементів, процеси в ядрах активних галактик (зокрема, квазарів); процеси взаємодії надмасивних чорних дір з міжзоряним середовищем; злиття білих карликів, нейтронних зір та чорних дір.
Процеси, на яких базуються теоретичні моделі в астрофізиці ядерній
Фундаментальними перетвореннями на ядерному рівні, які керують вказаними вище процесами за участю астрономічних об’єктів є наступні процеси:
- нейтринна ігнітація — запалювання термоядерних реакцій нейтринним випромінюванням у виродженних ядрах зір;
- s-процес — повільний процес нейтронного захоплення в вироджених ядрах зір-гігантів;
- p-процес — утворення т. з. обійдених ядер в реакціях за участю протонів;
- α-процес — сукупність реакцій за участю α-частинок (ядер 4-гелію);
- e-процес — утворення хімічних елементів групи заліза на кінцевих стадіях еволюції масивних зір (переднаднова);
- Х-процес — утворення легких ядер Li, Be і B в нерівноважній високотемпературній плазмі за допомогою реакцій сколювання, під час яких легка частинка високої енергії непружньо взаємодіє з важким ядром;
- процеси нейтринного охолодження під час гравітаційного колапсу;
- Н-процес — процес перетворення водню в гелій в реакціях протон-протонного (водневого) циклу і CN-циклу (вуглецевого);
- r-процес — швидкий процес нейтронізації речовини при спалахах наднових.
Проблеми сучасної астрофізики ядерної
Однією з важливих проблем сучасної астрофізики ядерної є проблема утворення важких та надважких ядер і джерел нейтронів, необхідних для синтезу таких ядер в процесах нейтронного захоплення.
Комплексом проблем астрофізики ядерної є проблеми пов’язані з походженням структурних підсистем Сонячної системи. Деякі з теоретичних моделей утворення планетної підсистеми Сонячної системи вказують на те, що її виникнення відбувалось в епоху, коли Сонце було молодою змінною зорею типу Т Тельця.
До важливої проблеми астрофізики ядерної відноситься проблема стабільності протона. З положень Стандартної моделі елементарних частинок випливає, що протон повинен бути нестабільним з характерним часом життя (періодом напіврозпаду) бл. 1031 років. Експериментальні дослідження наразі не підтверджують цей факт.
Невирішеною проблемою в астрофізиці ядерній залишається проблема первинного нуклеосинтезу. До цієї проблеми примикають фундаментальні проблеми космології, зокрема проблеми первинних флуктуацій, які відповідальні за утворення крупномасштабної структури Всесвіту та проблема природи «темних сутностей»: темної енергії та [[темна матеріятемної матерії], а також проблема фундаментального скалярного поля, яке приводить до інфляційної стадії розширення Всесвіту.
До актуальних невирішених проблем сучасної астрофізики ядерної слід віднести проблему ядерних процесів в акреційних дисках активних ядер галактик і квазарів, а також в джерелах гамма-сплесків — найбільш енергетичних та потужних з відомих на сьогодні процесів у Всесвіті.
Література
- E. M. Burbidge; G. R. Burbidge; W. A. Fowler & F. Hoyle. (1957). Synthesis of the Elements in Stars (PDF). // Reviews of Modern Physics. 29 (4): 547. Bibcode:1957RvMP...29..547B. doi:10.1103/RevModPhys.29.547
- Barnes, C. A.; Clayton, D. D.; Schramm, D. N., eds. (1982), Essays in Nuclear Astrophysics, Cambridge University Press, ISBN 978-0-52128-876-7
- Ядерна астрофізика // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 543. — ISBN 966-613-263-X.
- Tang, X. D.; et al. (2007). New Determination of the Astrophysical S Factor SE1 of the C12(α,γ)O16 Reaction (PDF). / Physical Review Letters. 99 (5): 052502. Bibcode:2007PhRvL..99e2502T. doi:10.1103/PhysRevLett.99.052502. PMID 17930748.
- J. José & C. Iliadis (2011). Nuclear astrophysics: the unfinished quest for the origin of the elements. // Reports on Progress in Physics. 74: 6901. arXiv:1107.223
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Шевчук О. Г. Астрофізика ядерна // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Астрофізика ядерна (дата звернення: 7.05.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 19.09.2020
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
Національна поліція України
