Файл: Войткевич, Г. В. Происхождение и химическая эволюция Земли.pdf

вероятностью ядерных реакций протонов с нейтронами и протонов с другими ядрами . Если в процессе эволюции звезды в результате ядерных реакций возникают ней­ троны, то они затем легко проникают в другие ядра, способствуя образованию т я ж е л ы х ядерных видов. При любом из у к а з а н н ы х способов построения формируются первоначально атомные ядра с аномальным иейтроннопротоиным соотношением по сравнению со стабильным отношением, которое показано на рис. 15.

Нетрудно представить себе, что если при синтезе изо­ топов ведущее значение имело присоединение протонов, то возникали ядра с избыточным их относительным содер­ жанием . Эти новорожденные ядра избавлялись от из­ бытка положительных зарядов путем позитроиной р + - ра - диоактивностп. Е с л и же происходил последовательный захват нейтронов, то возникали ядра, максимально ими обогащенные, и затем избавлялись от нейтронов путем обычной ß-радиоактивности, известной и сейчас у неко­ торых радиоактивных изотопов земной коры .

Из рассмотренных выше соотношений следует, что любой способ естественного синтеза элементов приводил к образованию радиоактивных изотопов как первичных

осколочному спонтанному делению. Т а к и м образом, совре­ менные радиоактивные изотопы в материале солнечной системы я в л я ю т с я прямыми свидетелями процессов ядер­ ного синтеза с участием нейтронов.

Относительно легкие элементы Z < 35 имеют макси ­ мальное содержание легкого изотопа, т. е. они имеют минимальное стабильное содержание нейтронов и макси ­

материи в эпоху раннего дозвездного существования мате­ рии, когда началось расширение Вселенной. Д р у г а я

70

группа гипотез связывала образование элементов с эво­ люцией массивных звезд.

С постепенным развитием ядерной физики и астрофи­ зики в настоящее время все более подтверждаются теории

звездной энергии превращением легких элементов в т я ж е ­ лые. В 1938 г. Г. Бете и С. Вейцзеккер выдвинули теорию термоядерных реакций в звездах, согласно которой ве-

71

р о я т и ьш источником эпергии наиболее распространенных

превращение всего лишь 10% массы Солнца дало бы доста­ точно энергии д л я поддержания его свечения на современ­

термоядерными реакциями при необычайно высоких тем­ пературах и давлениях в недрах редких массивных звезд. Эти условия создаются на конечных стадиях эволюции звезд и проявляются в виде взрыва сверхновой.

За последние годы происходило дальнейшее накопле­ ние астрофизических данных, имеющих отношение к ядер­ ному синтезу. В оболочках некоторых звезд был обнару­

в звездных атмосферах определенно указывает на возмож­

вспышки великолепно согласуется по времени с периодом

урановых элементов в некоторых звездах. Наконец, тео­ ретические расчеты А. Камерона показали, что на опре­ деленной стадии развития звезд-гигантов в их недрах

и теоретических расчетов А. Камерона, Д ж . и М. Б е р б и д ж ,

72

с эволюцией звезд. Эти процессы могут быть кратко охарактеризованы следующим образом.

1. Превращение водорода в гелий происходит в ре­ зультате термоядерных реакций с участием азота и угле ­ рода в качестве своеобразных катализаторов . Весьма рас­

3. Реакции с участием а-частиц (а-процесс) идут при сверхвысоких температурах. В результате воздействия жесткой радиации из легких ядер освобождаются быстрые ядра Н е (а-частицы), которые реагируют с ранее образо­ ванными легкими ядрами и формируют следующие изо­ топы:

4. Равновесный процесс (е-процесс) протекает как наиболее горячий термоядерный процесс при температу­ рах 3-109 град. Между присутствующими ядрами и эле­ ментарными частицами создается статистическое равнове­ сие. Пр и этом возникают элементы, прилегающие к железу

появлении свободных нейтронов в недрах звезд, возни­

73

нейтронов имеют повышенную распространенность. Это

6. Процессы протонного захвата приводят к образо­ ванию ядерпых видов с повышенным содержанием прото­ нов по сравнению с минимальным стабильным протонноиентронным соотношением. Протоны, необходимые для осуществления ядерных реакций, разгоняются до высоких скоростей в электромагнитных переменных п о л я х звезд­ ных атмосфер. Р е а к ц и и могут происходить при взрывах сверхновых, содержащих в оболочках много водорода.

Рассмотренные выше процессы качественно, а воз­ можно в отдельных случаях и количественно, хорошо объясняют наблюдаемую в солнечной системе распростра­

стадию развития, включающую различные процессы син­ теза атомных ядер .

Н а ч а л о возникновения вещества, состоящего из ато­

74