Sciencemag.cz
Doporučujeme
Cer je kov vzácných zemin (lanthanoid). Má významné technologické využití, například v některých typech žárovek a plochých obrazovkách. Zatímco v zemské kůře je tento prvek vzácný (PH: respektive, jak se jinde dodává, on zase „v absolutních číslech“ nijak vzácný není, ale je vzácný pro nás, protože se moc nevyskytuje ve větších koncentracích), ve vesmíru o něco hojnější. O tom, jak se syntetizuje ve hvězdách, se však mnoho neví. Na tento problém se zaměřili vědci z projetu n_TOF v CERNu. Výsledky se liší od toho, co se očekávalo na základě teorie. Možná bude třeba znovu přezkoumat mechanismy, o nichž se předpokládá, že jsou zodpovědné za produkci ceru – a dalších těžších prvků – ve vesmíru.
Množství prvků těžších než železo pozorovaných ve hvězdách (cín, stříbro, zlato, olovo…) lze matematicky reprodukovat pomocí hypotézy o existenci dvou procesů záchytu neutronů: pomalého (S) a rychlého (R).
Proces S odpovídá toku neutronů 10 milionů neutronů na krychlový centimetr, zatímco proces R má tok více než milion miliard neutronů na krychlový centimetr. Podle teorie vzniká při procesu S přibližně polovina prvků těžších než železo, a to včetně ceru.
V rámci nové studie vědci využili zařízení n_TOF k měření jaderné reakce izotopu ceru 140 s neutronem za vzniku izotopu 141. Podle dosavadních teoretických modelů hraje tato konkrétní reakce klíčovou roli při syntéze těžkých prvků ve hvězdách. Vědci se konkrétně zaměřili na účinný průřez reakce: fyzikální veličinu, která vyjadřuje pravděpodobnost, že k reakci dojde. Změřili průřez v širokém rozsahu energií s přesností o 5 % vyšší než při předchozích experimentech. Nová data se výrazně, až o 40 %, liší od údajů obsažených v aktuálně používaných databázích. Tyto výsledky mají podstatné astrofyzikální dopady, neboť naznačují 20% snížení příspěvku procesu S k množství ceru ve vesmíru. To znamená, že je nutná změna v teorii nukleosyntézy ceru: ve výpočtech hvězdného vývoje bude asi třeba zohlednit další fyzikální procesy.
S. Amaducci et al, Measurement of the Ce140(n,γ) Cross Section at n_TOF and Its Astrophysical Implications for the Chemical Evolution of the Universe, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.122701
Zdroj: CERN/Phys.org, přeloženo / zkráceno
