Учени откриха първите признаци на ядрено делене във Вселената – какво значи това

Учени от Националната лаборатория в Лос Аламос и Държавния университет на Северна Каролина са открили убедителни доказателства за ядрено делене в космоса, по-специално по време на сливането на неутронни звезди. Това откритие оспорва дългогодишни вярвания и отваря нова глава в разбирането ни за образуването на тежки елементи във Вселената.

Ядреният синтез е процес, при който две атомни ядра се съединяват, за да образуват по-тежко ядро, при което се освобождава значително количество енергия. Този процес играе решаваща роля за генерирането на енергията, която поддържа излъчването на светлина от една звезда.

Възпроизвеждането на ядрен синтез на Земята включва преодоляване на предизвикателства като създаване и поддържане на екстремни температури и налягания, необходими за реакциите на ядрения синтез, постигане на стабилно ограничаване на плазмата и разработване на материали, които могат да издържат на тежки условия в реактора за синтез.

Ядрените реактори на Земята работят на принципа на ядреното делене, при което по-тежък атом се разделя на по-малки атоми, при което се освобождава голямо количество енергия. Учените отдавна подозират, че деленето се случва по време на сливането на неутронни звезди – едно от най-хаотичните събития в космоса. Те са толкова силни, че изпращат пулсации в тъканта на пространство-времето.

Сега изследователският екип, ръководен от физика-теоретик Матю Мампауър е открил първите признаци за ядрено делене във Вселената, както предполагат моделите и наблюденията им.

„Хората са смятали, че деленето се случва в космоса, но досега никой не е успял да го докаже.“

казва Мампауър в съобщение за пресата

Бързо улавяне на неутрони

Изследването се фокусира върху процеса на бързо улавяне на неутрони (r-процес) – явление, което се наблюдава в богати на неутрони среди, като сливането на неутронни звезди или някои видове свръхнови.

Смята се, че r-процесът е отговорен за създаването на елементи, по-тежки от желязото. Въпреки това сложните му детайли остават неразгадаеми, тъй като не могат да бъдат изследвани директно в лабораторни условия.

Изследователският екип анализира изобилието на елементи в 42 звезди, обогатени с материали от r-процеса и разпределението на елементи като рутений, родий, паладий и сребро. Този анализ имал за цел да забележи корелирани излишъци в разпределението на елементите, които са решаващ сигнал за процесите по време на сливането на неутронните звезди.

Корелираните излишъци, наблюдавани в изобилието на определени елементи осигуряват ценна информация за специфичните механизми и взаимодействия, участващи в сливанията на неутронни звезди, предлагайки уникален прозорец към образуването на тежки елементи във Вселената.

Наблюдаваната корелация между леките прецизни метали и ядрата на редкоземните метали послужил като ключова улика. Този модел на корелация не само потвърдил по-ранните прогнози на екипа, но и насочил към участието на ядреното делене.

Педантичното сравнение на предсказаните и наблюдаваните корелации в тази колекция от звезди предоставило убедителни доказателства, че фрагментите от деленето на трансуранови ядра допринасят за изобилието на елементите, демонстрирайки ясен подпис на r-процеса.

След като изследва различни сценарии, екипът установява, че само ядреното делене може точно да възпроизведе наблюдаваната тенденция.

Елементи извън периодичната таблица

Атомните ядра „изземват“ неутрони по време на процеса на бързо улавяне на неутрони (r-процес), създавайки по-тежки елементи. Някои от тях могат да станат прекалено тежки, което крие риск от нестабилност и предизвиква разцепване или делене, в резултат на което се получават два атома на по-леки, но все още съществени елементи.

Изследователите използват и модели на делене, разработени в Лос Аламос, за да ги сравнят с измерените данни. Те откриват отлично съответствие между тях, което придава достоверност на техните открития.

Откритието не само потвърждава дългогодишните подозрения, но и подсказва за потенциалното съществуване на елементи с атомна маса, надвишаваща 260. Това откритие поставя под въпрос съществуващите модели за образуване на тежки елементи, като разширява разбирането ни за горните граници на периодичната таблица.