Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret
S-folyamat
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Sugárzás-időszak
Az egyik folyamat, amelynek során a vas-56-nál nehezebb atommag jöhet létre azzal kezdődik, hogy egy neutron egy atommaggal ütközik és egyesül. Így neutronokban gazdagabb, nehezebb atommaghoz jutunk, amelyben azonban ugyanannyi proton van, mint az eredetiben, tehát a rendszáma is ugyanannyi. Ezek az atommagok csupán az eredeti elem nehezebb izotópjai, tehát még nem értük el a célunkat, vagyis nem jutottunk más, nehezebb elemhez.
A folyamat azonban még nem fejeződött be. Ezek az új izotópok a protonok és a neutronok számától függően lehetnek stabilak vagy instabilak. Ha a neutronbefogás egy instabil izotópot eredményez, az atommag spontán radioaktív bomláson mehet keresztül. Például ‘béta-bomlás’ történhet, amelynek során az atommagból egy elektron és egy antineutrínó lép ki, így az atommag egyik neutronja protonná alakul át. Ennek eredményeként olyan atommag keletkezik, amelyben eggyel több proton és eggyel kevesebb neutron van. Mivel ilyenkor megváltozik a protonok száma, így most már valóban új, az eredetitől eltérő elem képződik.
Meghatározó tényező, hogy abban a folyamatban, amelyben a neutronbefogást béta-bomlás követi, a neutronbefogás folyamata lassú vagy gyors volt-e a béta-részecskék kibocsátásához képest. Ez a két eset, amelyeket s- illetve r-folyamatként szoktak emlegetni különböző elemekhez vezet és a Világegyetemben eltérő körülmények között megy végbe. (Az ‘s’ az angol slow=lassú, az ‘r’ pedig a rapid=gyors szóra utal – a fordító megjegyzése).
Lassúneutron befogás: s-folyamat
Az s-folyamatban minden neutronbefogás ugyanannak az elemnek az egy neutronnal nehezebb izotópjához vezet. Történetesen ezek az egy neutronnal nehezebb atommagok instabilak. Mivel az s-folyamatban a neutronbefogás aránylag lassú, az instabil mag béta-bomláson megy keresztül még mielőtt további neutront tudna befogni. Másképpen fogalmazva, amint létrejön az első instabil atommag, az a béta-bomlás során olyan atommaggá alakul át, amely eggyel több protont és eggyel kevesebb neutront tartalmaz (ld. az ábrát).
Hol találhatunk olyan körülményeket a Világegyetemben, amelyek lehetővé teszik, hogy végbemenjen az s-folyamat? Kiderült, hogy ez a Naphoz hasonló csillagok életének utolsó fázisában történhet meg. Ismeretes, hogy azok a csillagok, (Boffin & Pierce-Price 2007) amelyeknek a kezdeti tömege hasonló a mi Napunkéhoz, az életük végén, amikor kifogynak az üzemanyagból és lehűlnek, fehér törpékké válnak. Mielőtt egy ilyen csillag lehűl, neutronok válnak szabaddá (főleg a szén és a neon atomjainak bomlásakor keletkeznek): ezek bőven elegendőek arra, hogy a lassú neutronok befogásával nehéz elemeket hozzanak létre. Így keletkezik például a bárium, a réz, az ozmium és a technécium.
Példák az s- és az r-folyamatra. A táblázatban minden hely egy lehetséges atommagnak felel meg. A neutronok száma vízszintes irányban változik, a protonok száma pedig függőleges irányban. Így minden vízszintes sor egy elem különböző izotópjainak felel meg. A bemutatott útvonalak közül a vízszintesen jobbra bekövetkező lépések annak felelnek meg, hogy az atommag egy neutronnal gyarapodott. A balra fölfelé átlósan ábrázolt lépések a béta-bomlásokat mutatják, amelyek során egy neutron egy protonná alakul át, miközben egy elektront és egy antineutrínót bocsát ki. -- Figyeljük meg, hogy a vízszintes nyomok az s-folyamatnál rövidebbek, mint az r-folyamatnál (az s-folyamatnál kevesebb neutront fog be az atommag) és ennek következményeként a függőleges irányú lépés is rövidebb (kisebb azoknak a neutronoknak a száma, amelyek protonokká alakulhatnak).
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Sugárzás-időszak
---------------------------
http://www.scienceinschool.org/print/497