Теория образования тяжелых элементов поставлена под сомнение

В процессе Большого взрыва образовались только самые легкие элементы, гелий и водород, а потом уже, в результате деятельности звезд, появились более тяжелые элементы. В недрах образовавшихся новых звезд под воздействием высокой температуры и давления проходит термоядерный процесс, результатом которого и есть появление кислорода, углерода и прочих элементов. Как известно из ранее проведенных расчетов, энергии обыкновенных звезд вполне хватает для получения элементов с содержанием двадцати шести протонов в ядре, т.е. максимум, что можно ожидать – это железо.

За оставшуюся часть таблицы Менделеева отвечают предположительно сверхновые звезды. При взрыве такой звезды, происходит мощный выброс потока нейтрино из глубины ее недр к поверхности на скорости равной примерно световой. Этот поток встречает на пути атомы, и как в боулинге, выбивает из него нейтроны и протоны, вовлекая их в общий круговорот. Вследствие этого, так сказать «ветрового потока» сливающихся нейтронов и протонов, образуются вначале ядра легких элементов, а затем, в процессе присоединения новых протонов – более тяжелые.

И все же, даже в таких условиях, образуется элемент с содержанием не более 28-ми протонов в ядре, то есть никель. Взаимное отталкивание заряженных протонов настолько велико, что еще хотя бы для одного нет места. Тут в дело вступают электронейтральные нейтроны, способные попасть внутрь ядра, где при помощи так званого R-процесса могут превратиться в протоны.

До настоящего времени версия такого процесса образования новых элементов принималась учеными. Однако, исследования немецкого физика Томаса Янки, проводимые с группой его коллег, поставили под большое сомнение верность вышеизложенной теории, для наиболее тяжелых элементов этот механизм не работает.

В процессе своих исследований, основываясь на самых последних энергетических данных нейтронов, нейтрино и протонов, специалисты создали компьютерную модель взрыва сверхновой звезды. В ходе R-процесса, способность такого взрыва образовывать самые тяжелые элементы определяется числом нейтронов способных проникнуть в ядро легких элементов. А число таких нейтронов зависит от общего их содержания в системе.

Опыты показали, что в потоке частиц, созданном сверхновой, содержание протонов превышает нейтроны. Таким образом, для создания все более тяжелых элементов, путем вливания в ядро с каждым разом все больше нейтронов, их просто напросто не хватит. По оценке исследователей, такой механизм образования верен только для элементов с содержанием в ядре не более 50-ти протонов (т.е. олово). «В итоге это тупик» – говорит Томас Янка.

Вопрос появления тяжелых элементов снова получил резонанс в научном мире. Так, по словам Косуке Сумиёсе, японского ученого, механизм и свойства сверхновых может кардинально отличаться от принятого в модели Томаса Янка. И соответственно распределение нейтронов и протонов в потоке может быть совершенно другим.