Физики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 смоделировали ключевой процесс для эволюции звезд
Ученые Санкт‑Петербургского государственного университета смоделировали механизм слияния ядер, изучив зависимость астрофизического S‑фактора в области энергий, характерных для звезд. Предложенный ими подход дает хорошую возможность для оценки взаимодействия ядер в звездах, получения информации о происхождении химических элементов и может использоваться при планировании новых экспериментов в данной области.
Природа устроена так,?что?для?элементарных частиц зачастую не?работают правила классической физики. Например, мячик всегда отскочит от?стены, а?вот атомное ядро или?элементарная частица иногда могут сквозь нее?пройти. Это?называется туннельным эффектом и?описывается, как?и?другие подобные явления, квантовой механикой. В?первом приближении туннельный эффект можно рассмотреть как?прохождение бесструктурной (точечной) частицы сквозь потенциальный барьер известной формы. Простейшим примером является кулоновский барьер?— явление электростатического отталкивания между зарядами одного знака. В?классической физике, если частице не?хватает энергии для?преодоления отталкивания, она?никогда не?сможет подойти вплотную к?объекту с?точно таким?же знаком заряда. Потому что?плюс отталкивается от?плюса, а?минус, как?известно, от?минуса! Однако?в?квантовом мире такое?возможно. Эту?модель можно усложнить, приблизив к?реальности, за?счет добавления новых эффектов (возможность притяжения на?малых расстояниях, поглощения и?т.?д.).
Результаты исследования опубликованы в??Известиях Российской академии наук. Серия физическая?. Работа была в?выбрана в?качестве лучшей статьи номера.
Особенно важно изучение данных явлений в?ядерной физике при?описании реакций в?области низких энергий, когда?два?ядра, преодолевая (за?счет туннелирования) взаимное отталкивание, подходят друг к?другу настолько близко, при?этом?формируя одну ядерную систему. Такие?процессы получили название?— реакции слияния (Fusion). С?этой?точки зрения особенно многообещающим является изучение реакций слияния ядер с?энергиями ниже кулоновского барьера. Именно?они?играют ключевую роль в?эволюции звезд и?определяют сценарии образования сверхновых. Однако?в?земных условиях изучать экспериментально подобные явления сложно. В?звездах содержится огромное количество вещества, и?живут они?миллионы?лет, так?что?возможно протекание реакций даже с?очень маленькой вероятностью. А?на?Земле физикам приходится пользоваться очень небольшим количеством вещества и?выполнять все?необходимые измерения буквально за?считанные дни.
Ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 использовали в?своей работе модель, с?которой в?свое время работал нобелевский лауреат Уильям Фаулер,?— модель прямоугольной потенциальной ямы. Модель имеет всего три?параметра: радиус взаимодействия, действительную часть потенциала, которая описывает притяжение или?отталкивание, и?мнимую часть, показывающую, насколько интенсивно ядра ?сливаются? вместе в?процессе взаимодействия.
?Все?новое?— это?хорошо забытое старое. Модель прямоугольной потенциальной ямы?— одна?из?наиболее часто встречающихся в?квантовой механике, и?Фаулер в?своих пионерских работах проанализировал реакции в?звездах именно?на?ее?основе. Но?в?то?время был сильный дефицит экспериментальных данных! Изучено?то было всего несколько реакций?— и?с?немалыми, по?звездным меркам, энергиями. Снова к?этой?модели вернулись несколько лет назад, и?быстро стало понятно, насколько она?полезна и?удобна для?использования в?астрофизике?,?— пояснили авторы данного исследования доценты 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Сергей Торилов, Владимир Жеребчевский и?старший преподаватель Николай Мальцев.
За?последние годы было получено значительное количество экспериментальных результатов по?слиянию ядер при?низких энергиях, был обнаружен ряд интересных эффектов, которые еще предстоит изучить и?понять. Для?этого?нам?необходима простая модель, с?которой далее можно сравнивать как?экспериментальные, так?и?теоретические результаты.
?В?нашей работе мы?поставили цель проанализировать важные с?точки зрения астрофизики данные, известные на?сегодняшний день, и?получить систематику параметров, позволяющую уточнить предсказания для?астрофизического S?фактора в?области энергий, характерных для?звезд?,?— отметили ученые.
Астрофизический S?фактор?— мера интенсивности взаимодействия ядер в?ядерной астрофизике, позволяющая учесть эффекты, возникающие при?реакциях с?малыми энергиями.
Для?изучения были выбраны изотопы средней группы масс?— от?углерода до?кремния. Это?связано с?тем, что?тяжелые ядра играют незначительную роль в?образовании новых элементов в?звездах, а?легкие элементы уже хорошо изучены.
?Полученные нами приближения позволили очень хорошо описать зависимость астрофизического S?фактора от?энергии для?всех?рассмотренных реакций и?практически вплотную подойти к?энергиям, характерным для?звезд?,?— заключили специалисты.
Результаты работы важны не?только для?астрофизики. Точного понимания реакций с?использованием тяжелых ионов требуют и?фундаментальные задачи: синтез новых сверхтяжелых элементов, изучение поведения ядер вблизи границ стабильности, когда они?перегружены протонами или?нейтронами, изучение экзотических распадов на?большое число частиц. Также?эти?реакции используются и?для?чисто прикладных целей: радиационное материаловедение, ядерная медицина, производство мембранных фильтров.
Ученые планируют дальнейшие исследования в?этой?области?— в?частности, предполагается дать оценку применимости модели для?случая тяжелых ядер с?целью изучения обнаруженных в?недавно выполненных экспериментах новых закономерностей и?эффектов.
Санкт?Петербургский государственный университет?— первый университет России был основан 28?января (8?февраля) 1724?года, когда?Петр?I?издал указ об?учреждении Университета и?Российской академии наук. Сегодня 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入?— научный, образовательный и?культурный центр мирового уровня. В?2024?году Санкт?Петербургский университет отметит свой 300?летний юбилей.
План мероприятий в?рамках празднования юбилея Университета был утвержден на?заседании оргкомитета по?празднованию 300?летия 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, которое провел заместитель председателя Правительства РФ?Дмитрий Чернышенко. Среди таких?мероприятий?— присвоение малой планете имени в?честь 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, выпуск банковских карт со?специальным дизайном, создание почтовых марок, посвященных истории первого университета России, брендирование самолета авиакомпании ?Россия? и?многое другое. Кроме того, Университет запустил сайт, посвященный предстоящему празднику, с?информацией о?выдающихся универсантах, научных достижениях и?подробностях подготовки к?юбилею.