химический каталог




Образование химических элементов в космических телах

Автор А.К.Лаврухина, Г.М.Колесов

ени этот процесс должен быть очень коротким—порядка нескольких секунд ?— и заканчиваться взрывом звезды.

Итак, мы подошли к конечному этапу жизни звезды, на рис. 42 схематически изображено изменение времени различных ядерных процессов на всех этапах существования звезды в зависимости от температуры в ее центре.

Однако и взрыв вещества звезды, вероятно, не проходит бесследно для процесса синтеза тяжелых элементов. Об этом мы и расскажем в следующем разделе.

5. Вспышки Сверхновых звезд и процесс быстрого присоединения нейтронов

100 Fm 99 Јs I 98 С}

96 Cm 97 В n

с;

§ 95 Am

94 Ри -93Np 92 U

Объяснить механизм образования изотопов самых тяжелых элементов — урана, тория и тяжелых изотопов многих более легких элементов удалось только

25? 254

238 240 242

2&А 246 248 250 Массовое число (А)

Рис. 43. Схема изотопов трансурановых элементов, образовавшихся при взрыве термоядерной бомбы.

после обнаружения элементов эйнштейния (Z = 99) и и фермия (Z = 100) в продуктах термоядерного взрыва, произведенного США в ноябре 1952 г. у атолла Эниве-ток в Тихом океане. Впоследствии оказалось, что при мгновенном воздействии исключительно интенсивного потока нейтронов, образующихся при взрыве термоядерной бомбы, на уран получаются зау рано вые элементы, включая фермий. Схема этого процесса приведена на рис. 43. Видно, что ядро U238 присоединяет до 17 нейтронов, что приводит к образованию изотопов с массами от 239 до 255. Такой процесс протекает за время, равное нескольким микросекундам, поэтому $~-распад не может воспрепятствовать образованию этих изотопов, так как он протекает значительно медленнее процесса присоединения нейтронов. После прекращения действия нейтронов образующиеся Тяжелые изотопы урана претерпевают Р~-распад и превращаются в изотопы трансурановых элементов.

После обнаружения этого очень интересного факта возникла идея о том, не может ли процесс быстрого присоединения нейтронов протекать в условиях звезд, особенно при их вспышках. На помощь вновь пришли данные астрофизиков. Наблюдения над вспышкой Сверхновой в спиральной туманности NGC 4725 в 1940 г. показали, что ее светимость в течение примерно 600 дней спадала по экспоненциальному закону с периодом полураспада 55 дней, хотя большая часть энергии испускалась в первые пять дней (рис. 44). Затем по истечении 600 дней светимость в продолжение многих лет изменялась незначительно. В настоящее время установлено, что общая энергия, выделяемая при вспышках Сверхновых звезд такого типа, составляет 1049 эрг. Однако основная часть этой энергии выделяется в первые дни. Энергия, обусловленная экспоненциальным уменьшением светимости, равна 1047 эрг.

Поскольку светимость Сверхновых спадает по экспоненциальному закону [см. уравнение (10)], то источником энергии таких звезд может быть, по-видимому, только распад радиоактивных ядер. В настоящее время мы имеем данные о периодах полураспада различных радиоактивных ядер всех химических элементов. Эти данные свидетельствуют о том, что с периодом полураспада 55 дней распадаются только изотопы Be7, Sr89 и Cf254. Распад какого же из этих ядер обусловливает светимость Сверхновых звезд? Средняя энергия, испускаемая при распаде Be7, равна около 57 кэв, следовательно, чтобы обеспечить выделение энергии 1047 эрг, в звезде должно образоваться около 1013 г ядер Be7. Если в среднем Сверхновые вспыхивают один раз в 500 лет, то за время существования нашей Галактики (около 5 млрд. лет) общее количество изотопа Li7, образующегося при /(-захвате Be7, должно приближаться к 70 000 солнечных масс. Эта величина более чем в 100 раз превышает наблюдаемую распространенность этого элемента. Поэтому вряд ли Be7 может быть источником энергии Сверхновых звезд. То же самое

10 12

14 16 18

го

\

—Л7*+С^ dtp

О 100 200 300 ЬОО 500 600 700

Время, дни

Рис. 44. Зависимость светимости Сверхновой звезды от времени.

можно сказать и об изотопе Sr89. Наблюдаемая распространенность стабильного продукта его распада Y39 почти в 100 раз меньше по сравнению с тем количеством, которое должно образоваться при вспышках Сверхновых. Кроме того, в этом случае непонятно, почему процесс быстрого захвата нейтронов остановился на стронции и как тогда объяснить механизм образования ядер урана и тория?

Наиболее правдоподобна гипотеза о том, что при вспышках Сверхновых синтезируются ядра Cf254, которые обнаружены при взрыве водородной бомбы (см. рис. 43). Следовательно, возможность образования изотопов калифорния в процессе быстрого захвата нейтронов доказана экспериментально. Расчеты показывают, что при вспышках Сверхновых за время существования нашей Галактики должно образоваться 600 солнечных масс Cf254. Известно, что этот изотоп распадается только путем спонтанного деления, при котором образуются продукты, аналогичные продуктам деления U235 тепловыми нейтронами (см. рис. 9).

Наблюдаемая распространенность этих изотопов не противоречит возможности об

страница 39
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54

Скачать книгу "Образование химических элементов в космических телах" (1.5Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
кресло 992
Orient Chrono TV00004B
322401-02
крыльчатка кондиционера toshiba

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.01.2017)