Ключевая реакция в медленном процессе захвата нейтронов, в результате которого образуются элементы, происходит реже, чем считалось ранее.
Медленный процесс захвата нейтронов (s-процесс) — один из процессов нуклеосинтеза, который происходит в звездах. В результате получается примерно половина элементов во Вселенной тяжелее железа. Две важные реакции, участвующие в s-процессе, — это Неон-22 (альфа, гамма) и Неон-22 (альфа, нейтрон). В этих реакциях богатый нейтронами Неон-22 захватывает альфа-частицы. Захват производит магний-26 в возбужденном состоянии, что означает, что он получил дополнительную энергию. Затем он высвобождает энергию, испуская либо гамма-излучение, ведущее к магнию-26 в нормальном состоянии, либо нейтрон, ведущий к магнию-25. Скорости реакций Неон-22 (альфа, гамма) и Неон-22 (альфа, нейтрон) оказывают значительное влияние на s-процесс. Это влияет на содержание таких элементов, как селен, криптон, рубидий, стронций и цирконий.
Ученые пытаются ответить на вопрос, каково происхождение элементов Вселенной? Ответ чрезвычайно сложен. Это требует совместных усилий исследователей во многих областях и огромного количества экспериментальных данных. Одна из частей ответа на этот вопрос — понимание конкретных процессов, которые создают элементы тяжелее железа. Некоторые из этих элементов образуются в результате определенных ядерных реакций внутри звезд, которые включают захват нейтронов (s-процесс). Нейтроны нестабильны, и их необходимо непрерывно производить, чтобы подпитывать этот процесс. Определение интенсивности реакций источника нейтронов важно для понимания этого сценария нуклеосинтеза.
Две реакции оказывают сильное влияние на поток нейтронов во время s-процесса: 22Ne (α, γ) 26Mg и 22Ne (α, n) 25Mg. Вероятности протекания этих реакций трудно измерить напрямую, потому что эти вероятности (называемые сечениями реакций) чрезвычайно низки при энергиях, релевантных для звездного нуклеосинтеза. Группа физиков-ядерщиков использовала два косвенных метода для определения вероятностей обеих реакций. В обоих методах использовался 22-неоновый луч, произведенный в циклотронном институте Техасского университета A&M. В одном исследовании команда измерила вероятность распада наиболее важных возбужденных состояний в 26-магнии альфа-частицами. Другой эксперимент включал прямые измерения отношений ветвления нейтрон / гамма для тех же возбужденных состояний. Объединение этих исследований привело исследователей к последовательному выводу: что реальная вероятность реакции 22Ne (α, n) 25Mg в три раза ниже общепринятой. Это открытие значительно меняет окончательные содержания некоторых элементов в s-процессах, таких, как селен, криптон, рубидий, стронций и цирконий.