Nye data til at forstå, hvordan tungere elementer er lavet i kosmos

Nukleare bindingsenergier fra flere isotoper af sjældne jordarter er blevet målt for første gang. Eksperimentet blev udført i Accelerator Laboratory ved University of Jyväskylä, Finland, giver vigtige data for at forstå, hvordan grundstoffer, der er tungere end jern, produceres i kosmos.

Oprindelsen af ​​kemiske grundstoffer, der er tungere end jern, såsom guld eller platin, undrede forskere i lang tid. Nylige observationer af multimesser fra en fusion af to neutronstjerner (GW170817), og især den tilhørende kilonova, kaste lys over dette og bekræftede, at grundstoffer, der er tungere end jern, i det mindste dannes i denne form for fusioner via den hurtige neutronopsamlingsproces, r -processen. I øvrigt, ændringen fra blå til rød kilonova indikerede, at der også blev produceret lettere r-proceselementer, i modsætning til forventningerne til kun tungere elementer. For at forstå r -processen i detaljer, det er afgørende at forbedre tilhørende beregninger med mere præcise nukleare data. Den hurtige neutronopsamlingsproces fortsætter langs neutronrige radioaktive kerner, som til sidst henfalder til stabile isotoper af kemiske grundstoffer, vi har i naturen. Derfor, egenskaberne af neutronrige kerner, såsom deres bindende energier, er afgørende for beregningerne og hvad de forudsiger for mængden af ​​kemiske elementer produceret under forskellige astrofysiske forhold. Dette vil blive stadig vigtigere ved fremkomsten af ​​nye multimessenger -observationer.

Præcise eksperimentelle data for bedre beregninger

Nukleare bindingsenergier for tolv kerner i sjældne jordarealer er for nylig blevet målt i Accelerator Laboratory ved University of Jyväskylä ved hjælp af en Penning trap massespektrometer enhed JYFLTRAP. Seks af de undersøgte nuklider blev målt for første gang. Resultaterne har den største indflydelse på mængden af ​​isotoper af sjældne jordarter, der produceres i den hurtige neutronopsamlingsproces. Med det nye, mere præcise eksperimentelle nukleare bindingsenergier, ændringer på op til 25% blev observeret i de beregnede mængder, og en bedre overensstemmelse med de observerede mængder blev opnået. Ud over, ulige-lige svimlende i de målte neutronbindingsenergier viste sig at være svagere end forudsagt af teoretiske nukleare massemodeller, der typisk bruges til r-procesberegningerne.

"Med de nye eksperimentelle data, beregninger for nukleosyntesen af ​​tungere grundstoffer under forskellige forhold, såsom fusioner med neutronstjerner, kan gøres mere præcist. Dette hjælper os med bedre at forstå, hvordan tungere elementer dannes i Kosmos, "siger akademiforsker Anu Kankainen fra Institut for Fysik ved Jyväskylä Universitet.

Resultaterne er blevet offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve .