Важкі елементи утворюються під час вибуху зорі або на поверхнях нейтронних зір через поглинання ядер водню (протонів). Це відбувається при надзвичайно високих температурах, але при відносно низьких енергіях. Міжнародній дослідницькій групі, яку очолює Франкфуртський університет імені Ґете, вдалося дослідити поглинання протонів у накопичувальному кільці ― йонному прискорювачі Центру дослідження важких іонів імені Гельмгольца (GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung) в Німеччині.
Уперше досліджено злиття водню і ксенону за допомогою іонного кільця при тих же температурах, які є під час вибухів зір. Фото з сайту https://aktuelles.uni-frankfurt.de/englisch/physics-how-heavy-elements-come-about-in-the-universe/
Як стверджують науковці в статті, оприлюдненій журналом Physical Review Letters, їхня мета полягала в тому, щоб якомога точніше визначити ймовірність поглинання протона в умовах, які відповідають астрофізичним явищам. Як пояснює д-р Ян Глоріус (Jan Glorius) з відділу досліджень атомної фізики GSI, вони зіткнулися з двома викликами: «Для астрофізичних умов реакції є найімовірнішими в енергетичному діапазоні, що називається вікном Гамова. У цьому діапазоні ядра мають тенденцію бути трохи повільними, що ускладнює їх отримання в потрібній кількості. Крім того, поперечний переріз ― ймовірність поглинання протона ― швидко зменшується зі зниженням енергією. Досі було практично неможливо створити в лабораторії потрібні умови для таких реакцій.»
Рене Райфарт (René Reifarth), професор експериментальної астрофізики університету імені Ґете, запропонував рішення ще десять років тому: низьких енергій в діапазоні вікон Гамова можна досягти з високою точністю, якщо важкий учасник реакції циркулює в прискорювачі, де взаємодіє з нерухомим протонним газом. Перші успішні результати він отримав у вересні 2015 р. з групою дослідників—початківців Гельмгольца. Відтоді його команда отримала сильну підтримку від професора Юрія Литвинова, який очолює дослідницький проект ASTRUm в GSI, який фінансує Європейський союз.
В експерименті міжнародна наукова група спочатку отримувала іони ксенону. Далі їх сповільнювали в експериментальному накопичувальному кільці ESR (Experimental Storage Ring) і викликали взаємодію з протонами. Це спонукало реакції, в яких ядра ксенону поглинали протон і перетворювалися в більш важкий цезій ― процес, подібний до того, що відбувається в астрофізичних явищах.
«Експеримент робить вирішальний внесок у розвиток нашого розуміння нуклеосинтезу в космосі», — сказав Рене Райфарт. «Завдяки високопродуктивному прискорювачу GSI ми змогли поліпшити експериментальну методику для уповільнення важкого учасника реакції. Тепер ми маємо більш точні знання про те, як швидко відбуваються реакції, які дотепер були тільки теоретично передбачені. Це дозволяє нам краще моделювати походження елементів у Всесвіті».
За інф. з сайту www.eurekalert.org
