Giriş: Kozmosların Nükleer Motorları

Stellar nükleosynthesis, gezegenleri, yaşamı oluşturan elementlerin ve yıldızlararası ortamın, nükleer istikrarı düzenleyen, yeni izotopların yalnızca nükleer fizikte yarattığı temel süreçleri anlamak ve bu dönüşümleri yöneten temel süreçleri anlamaktır.

Beta çürüme ve elektron yakalama aynı paranın iki tarafı olarak yakından bağlantılıdır: hem nötron-to-proton bir nükle oranı değiştirirler, ancak farklı fiziksel koşullar altında ilerlerler ve farklı gözlemlenebilir imzalar vardır. Yıldız ortamları, bu süreçler birbirleriyle rekabet eder ve göreceli oranları da sıcaklık, yoğunluk ve elektron Fermi enerjisine bağlıdır. Bu, füzyon yoluyla elementlerin sentezini ortaya koyarlar, hızlı ve yavaş nötron yakalama süreçleri bulur.

Beta Decay Nedir?

Beta Decay'nin Temelleri

Beta çürümesi, bir atom çekirdeğinin bir beta parçacığını eleştirerek zayıf bir etkileşim sürecidir - bir elektron veya bir pozitron (+) – bir protonun bir türünden diğerine geçiş yapar.Bir iki işlemden diğerine geçiş yapar, lepton numarasına dönüşür ve enerji, bir elektron ve elektron antinutrino'ya dönüştürülür.

Beta-Minus Decay ( ⁇ )

Bir sanal W- boson değişimi ile bir araya geldiğinde, bu bir protona (uud) bir atomik enerji taşır ve ⁇ -sonuçta yarı-yaşamı aşırı derecede yüksek çözünürlükte yapılır.

Örneğin, 317 keV'nin en yüksek enerjisiyle elektronları serbest bırakır ve bu çürük bir şekilde yapılır.[Dönetici:2).60[Dönetici:2).[Dördüncü yıl) nükleussentez ile ilgili daha fazla şey, 317 keV'nin maksimum enerji ile elektronları serbest bırakır.

Beta-Plus Decay (LR+) ve Electron yakalama Yarışması

Beta-plus, veya positron emisyonu, elektron yakalama ile doğrudan rekabet halinde meydana gelir, özellikle de yoğun yıldız plazmalarında (bu durumda, bir proton bir nötrona dönüşür ve bir positron ve bir elektron ⁇ , positronun geri kalanına göre + çürük, elektron yoğunluğu yüksek olduğunda, özellikle de yakalama işlemi yüksek olur.

Elektron Yakalanıyor mu?

Mechanism ve Koşullar

Elektron yakalama, iç yörünge elektronunun (özellikle K veya L kabuğundan) bir proton tarafından nükleiktir, bir nötron oluşturur ve elektron yoğunluğuna karşı α+'nın aksine, hiçbir positron üretilemez ve enerji salıverilmesi, milyarlarca g/cm3'e ulaşabiliyor ve elde edilen elektron dalgalarının yüksek oranda tükenmesine bağlıdır ve atomik dalga fonksiyonunun atomik olarak yakalanabilmesi için yeterince büyük olacaktır.

Elektron Dense Stellar Plazmas'ta Yakalanıyor

Yüksek çözünürlükte, elektron kimyasal potansiyeli (Fermi enerji) o kadar büyük olur ki, sürekli elektronlar (sadece yörünge elektronları değil) doğrudan yakalanır.Bu işlem, muzdaki elektron yakalama ve hakimler olarak adlandırılır:0,56 ve nötron yıldızı crusts.For example, in the cores of stars just before core str.

Positron Emission ile Karşılaştırma

Belirli bir ebeveyn çekirdeği için, elektron yakalama ve LR+ çürümesi, elektron yakalama oranı yüksek elektron yoğunluğu tarafından geliştiriliyor, genellikle LR+ kanalı tarafından gerçekleştirilir.

Stellar Ortamlarında İlişki

Nükleer Ağlarda Rekabet ve Coupling

Bir yıldız plazmasında, beta çürüme ve elektron yakalaması bağımsız süreçler değildir. Düşük ekstremiteler ve ılımlı sıcaklıklar, ve nükleer kompozisyonlar, verilen zonotope, proton-zengin türler için rekabetçidir. Sıcaklık arttıkça, ⁇ + çürük hızlar ve elektronlar hızla azalır ve nötron zengin çekirdekler ve ılımlı sıcaklıklar için önemli olabilir, ⁇ çürük türlerin dönüşümü tipik olarak Q.

Beta Decay ve Electron Hidrostatik Yanlılıkta Yakalanıyor

Hidrojen ve helium yanıyorken, arılar elektron yakalaması için çok düşükler büyük bir rol oynarlar. Beta çürükler, yüksek çözünürlükte olan zayıf etkileşim ağı için zaman ölçeklerini ayarlarlar.(0)14N to FLT:3)) ve silikon yanmaya devam eder, merkezi demler 106 g/cm3'den daha sonra bu elektron uçları yakalamak için başlar.

Örneğin, silikon yanmada, reaksiyon ağı fotodisintegrasyon ve tepki çekme reaksiyonları ile yönetilir, ancak zayıf etkileşim oranları (beta de artı elektron yakalama) son nötron aşırısını belirler, bu da daha düşük miktarda verim elde ederken, yüksek bir nötron aşırı sağlanmış bir nötron aşırılıklı türünü kontrol eder. [Dördüşük:0][Dönemli motorlar[Düzücükler ve elektronlar arasındaki denge doğrudan doğruyu yakalamak için.

Deleptonizasyon ve Core Collap

Beta çürüme ve elektron yakalama arasındaki en dramatik Interplay, büyük bir yıldızın temel çökmesi sırasında meydana gelir ve Chandrasekhar kütlesinden geçer, sözleşmeleri, artan yoğunluk ve sıcaklıkları azaltır, başlangıçta, temel, elektron basıncıyla desteklenir, ancak yoğunlukta ⁇ 109 g/cm3, elektron çekirdekleri üzerinde yakalar ve Fermi Denizi'nden hızla elektronları çıkarırken, baskıyı azaltır.

Bu yakalamalarda üretilen ⁇ ler başlangıçta özgürce kaçar, yıldızın kalbindedir ve nötron yıldızı veya kara beta ile elektron yakalama arasındaki rekabet, gözlemlenen süpernova enerjileri ve nükleosifikasyon mekanizmalarını üreterek, yıldızın kaderini belirler.

Nucleosynthesis için Implications

s-Process ve Slow Neutron yakalama

Yavaş nötron yakalama süreci (s-işlem) termal olarak pulsing asymptotic dev dal (AGB) yıldızlar. Neutrons, 15.D[Döneticiler)[Döneticiler:0)[Düzücükler, x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

Örneğin, yüksek sıcaklıklarda, elektron yakalanıyor Kr (yarı ömrü 10.76 yıl) sıcaklık bağımlısı, beta ve elektron yakalama oranlarına karşı hassastır.).85)).

R-Process ve Hızlı Neutron Yakaladı

Hızlı nötron yakalama süreci (r-işlem) o kadar yüksek ki, nötron flux'in çok yüksek çözünürlükte olduğu ortamlarda meydana gelir, nötron miktarındaki nükleğe doğru kadar stabilizatörlerdir.

Ancak, nötron yıldızı birleşmelerinin aşırı hallerinde - ilk rişman sitelerinden biri - daha düşük bir Yeron (daha fazla nötron-rich) birleşmenin erken, sıcak aşaması, daha yüksek bir Yempsiyonel çekirdekler, ilk birkaç saniye içinde beta çürüme ve elektron yakalamanın yolunu oluşturan elektronun yapımının daha yüksek bir işlemle daha güçlü bir şekilde işlenmesini sağlar.

Astrofizik sitelerin ve nükleer fiziğinin mükemmel bir incelemesi için, okuyucular ayrıntılı makaleye ESFLT:0)Arnould, Goriely, & Takahashi (2007) Yıllık Nükleer ve Parçacık Biliminin İncelenmesi).

P-Process ve Photodisintegration

Bu fikre (bazen ⁇ -işlem) denir, 30-35 proton-zengin izotopları üretemez.Bu nükleler, O / Ne-işlemleri aracılığıyla büyük yıldızların ana sürücülerinde oluşturulurlar ( ⁇ ,n), ( ⁇ ,p), ve ( ⁇ ,α) nüklepleri, beta bozun ve elektron yakalamalarından önce elde ettikleri gibi devre dışı bırakılabilir.

Supernova Nucleosynthesis Ürünler

Bir çekirdekli süpernovada, malzemenin progenitor yıldızının farklı katmanlarından etkilenmesi, zayıf etkileşim oranlarının basılmasıdır.The internal most ejected material, which passedesNi, ve α-rich don-out, özellikle de demir-grup nükleğe bağlı elektron oranlarına bağlı olarak hassastır).

Anahtar farklılıkları ve benzerlikleri

Beta çürümesine ve elektron bir protonu zayıf etkileşim yoluyla bir nötron haline getirse de, observable imzalarında ve hangi koşullar altında hükmediyorlar.Aşağıdaki tablo, karşılaştırmanın ana noktalarını özetliyor.

  • [FONT:0]Doğasal Dönüşüm[[Dönetici: 1))[[Dönetici: 1 ).Bir protona dönüştürülür, ancak farklı mekanizmalar yoluyla. ⁇ çürümesi bir elektron ve antineutrino yayılır; elektron bir yörünge elektronu absorbs eder ve bir ⁇ + siler, bir proton da bir nötronu geri döndürür; bir nötronda bir nötron da bir nötron elde eder; bir nötron da bir atomu da üretir, ama bir arkaya çarpamaz.
  • [FONT:0)Enerji eşi[[DÜT 1:0): LR+ çürüme, belirli proton-zengin ≥ 1.022 MeV'yi oluşturmak için bir Q-değer yakalamanın böyle bir eşiği yoktur ve Q-değerleri sıfır olarak bile devam edebilir, bunu mümkün olan tek çürük çekirdek için mümkün olan tek çürük mod haline getirir.
  • [FONT=0]Density bağımlılığı[[[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDensity bağımlılığı[[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD) .Seks, tam tersine, yoğunlukta büyük ölçüde bağımsızdır (kırklıkların üzerindeki etkileri hariç).
  • [FONT:0]Temperyatür duyarlılığı[[[Dönetici: Her iki işlem de bir dereceye kadar sıcaklık duyarlıdır, çünkü son nükleer devletlerin meslek olasılığı termal eksasyona bağlıdır. Ancak, elektron yakalama aynı zamanda atomik yörünge ve sürekli devletlere de duyarlıdır, daha karmaşık bir sıcaklık bağımlılığı verir.
  • [FONT:0)Role nükleosynthesis): Beta, işlem için zaman ölçeklerini ve rişlet işleme progenitorlerinin çürümesini sağlar. Elektron yakalama sürücüleri, patlayıcı yanmada aşırılığı belirler.

Bu farklılıklara rağmen, iki süreç temel bir birlik paylaşır: İkisi de zayıf etkileşimin, W ve Z bosons tarafından medyaya maruz kalıyorlar ve her ikisi de Fermi ve Gamow-Teller geçişlerinin seçim kurallarına uyuyorlar. Birçok astrofiziksel bağlamda, birleştirilmiş bir oran ağında birlikte tedavi edilirler, beta çürüme oranı, pozitif emisyon ve elektron katkılarını yakalarlar.

Vaka Çalışması:0)26[Dönetici:0)[Dönetici:0)[[Dönetici:0)[[[Dönetici:0)26[[[Dönetici:0)[[Dönetici:0)

Beta çürüme ve elektron yakalama arasındaki ilişkiyi vurgulayan somut bir örnek, 1.809 MeV gamma-ray hattının üretimi ve hayatta kalmasıdır.[Dönemli:0][16/01/30)Bu radyoaktif, NeNa döngüsünde ve karbon / yan yanan yanma ile ilgili büyük yıldızlarda üretilir.

Geç yanma aşamalarında büyük yıldızların temelleri, elektronun akranına ulaştığı miktarın yeterince yüksek olması gerekir.(Dördüncü)26[Düzg:0)[Düzücükler, bu ortamlardaki galaktik verimini belirlerler.[Dörtüncü|Dörtüncü|Düzücük-düşükümlülükteki hızdaki hızdaki hızdaki artış oranına göre %6,5﴿

Gelişmiş Konular: Aşırı Koşullarda Etkileşim Oranları

Neutrino Interactions ve onların Geribildikleri

Örneğin, bir çekirdek-kod süpernova sıcak ortamda, kendilerini nükle ve ücretsiz nükleonlarla etkileşime girerler, beta çürüme ve elektron yakalama ile rekabet eden tepkilere neden olur. Örneğin, nötronlarda ([Dönetici:0) ⁇ [Dönetici + n → p + 0:2|e –) Bu efektdeki absorpsiyonlar tekrarlanırken, bu süreçlerde bir geri bildirim oluşturur.

Electron Capture in Neutron Star Crusts

Bir accreting nötron yıldızının kabuklu bir laboratuvarı, beta çürüme ve elektron yakalama arasındaki rekabeti incelemek için başka bir laboratuvar sağlar. Derin kabuklu, kabuklu 1011 g /cm3'e doğru nükletler ve elektron Fermi enerjisi onda MeV'ye ulaşır. Bu işlem, nötron zengin çekirdeklerin bir dizisini ısıtıp kompozisyonunu değiştirebilecek bir dizi reaksiyon yaratır.

Soğutma nötron yıldızları, örneğin, İLMİŞT:0)Chandra X-ray Gözlemevi) tarafından serbest bırakılan enerji nedeniyle, kabuklu çekirdekler için zayıf etkileşim oranlarına yönelik kısıtlamalar sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Beta çürüme ve elektron yakalama arasındaki ilişki, uzun ömürlü radyoaktif türlerin dönüşümünü ve nükleusinthesis'in hızını belirler.Bu iki zayıf etkileşim süreci, ortak bir altta yatan fizikle bağlantılıdır ve doğrudan birçok astrofizik ortamda yarışmaktadır. Beta, uzun ömürlü radyoaktif türlerin dönüşümünü etkiler ve s-işlem ve r-işmanlık ve ejecta'nın son kompozisyonunu etkiler.

İki süreç arasındaki etkileşim statik değildir; sıcaklık, yoğunluk ve nükleosynthe verimlerinin bu oranların geliştirilmesi, binlerce izotopluluk içeren geniş nükleer reaksiyon ağları içerir, beta çürük ve elektron yakalama oranları ile Michigan State Üniversitesi'nde hesaplanan hızlar, deneysel veriler ve nükle birlikte, bu oranların ölçülmesi ve elementlerin nasıl yapıldığına dair anlayışlar.

Sonuçta, beta çürüme ve elektron yakalama sadece soyut nükleer süreçler değildir; AGB yıldızlarının küllerini kozmosta eden çeşitli elementlere dönüştüren ajanlardır. İlişkilerini inceleyerek, çürük ve elektron yakalama arasındaki dansı, bir seferde evreni şekillendiren karmaşık makineler için daha derin bir takdir edin.