اخترشناسان برای اولین بار نشانه‌های شکافت هسته‌ای را در کیهان شناسایی کرده‌اند، چیزی که در دهه ۱۹۵۰ آنها را گیج کرده بودند.
به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، آزمایشگاه آزمایشگاه ملی لس آلاموس و دانشگاه ایالتی نورث کارولینا شواهد قانع‌کننده‌های شکافته‌ای در کیهان، به ویژه در طول ادغام ستاره‌های نوترونی کشف کرده‌اند. این کشف باورهای دیرینه را به چالش می‌کشد و فصلی که ما را از ترکیبات سنگین در جهان باز می‌کند درک می‌کند.
همجوشی هسته‌ای است که در آن دو هسته با هم ترکیب می‌شوند و هسته سنگین‌تری را تشکیل می‌دهند و قابل توجه انرژی آزاد می‌شوند. این فرآیند نقش مهمی در تولید انرژی ایفا می‌کند که درخشندگی ستاره را حفظ می‌کند.
تکرار همجوشی هسته‌ای در زمین غلبه بر چالش‌هایی مانند ایجاد و حفظ دما و فشار شدید مورد نیاز برای واکنش‌های همجوشی، دستیابی به محصورسازی پایدار پلاسما و توسعه مواد است که در شرایط سختی در یک رآکتور همجوشی مقاومت می‌کنند.
در عوض، رآکتورهای هسته‌ای روی زمین با شکافت هسته‌ای کار می‌کنند، جایی که سنگین‌تر به قطعات کوچکتر تقسیم می‌شود و مقدار زیادی انرژی آزاد می‌کند.
شکافت هسته‌ای یا فیژن (Nuclear Fission) فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو نوع سبک‌تر تبدیل می‌شود. وقتی هستی با عدد اتمی زیاد می شود، بر پایه فرمول اینشتین، مقداری از جرم آن به انرژی تبدیل می شود. از این انرژی در تولید برق (در نیروگاه هسته‌ای) یا تخریب (سلاح‌های هسته‌ای) استفاده می‌شود.
همجوشی هسته‌ای، گداخت هسته‌ای یا فیوژن(Fusion) فرآیندی عکس عمل شکافت هسته‌ای است. در فرآیند همجوشی هسته‌های سبک مانند هیدروژن، دوتریوم و تریتیوم با ترکیب همجوشی داده شده و هسته‌های سنگین‌تر و مقداری انرژی تولید می‌شود. برای اینکه همجوشی امکان‌پذیر باشد، هسته‌هایی که در واکنش وارد می‌شوند باید دارای انرژی جنبشی باشند تا بر میدان الکترواستاتیکی پیرامونشان فایق آیند. این دماهای وابسته به واکنش‌های همجوشی فوق‌العاده بالاست.
دانشمندان مدت‌ها گمان می‌کردند که شکافته‌ای در طول ادغام ستاره‌های نوترونی که یکی از آشفته‌ترین رویدادهای کیهان است، رخ می‌دهد. آنها آنقدر قوی هستند که آنها را در سراسر بافت روانه می‌کنند.
اکنون یک تیم تحقیقاتی به رهبری فیزیکدان نظری متیو مام‌پاور، طبق مدل‌ها و مشاهدات، اولین نشانه‌های شکافت هسته‌ای را در کیهان یافته‌اند.
مام‌پاور در بیانیه‌های مطبوعاتی گفت: مردم فکر می‌کردند در کیهان اتفاق می‌افتند، اما تا امروز، هیچ‌کس نتوانسته بود آن را ثابت کند.
پیشرفت سریع نوترون
این مطالعه برای جذب سریع نوترون (فرآیند r) بود، پدیده‌هایی که در محیط‌های غنی از نوترون مانند ادغام ستاره‌های نوترونی یا انواع خاصی از ابرنواخترها رخ می‌دهند.
می‌شود که «فرآیند r» عامل ایجاد عناصر سنگین‌تر از آهن باشد. با این حال، جزئیات دقیق آن مبهم باقی مانده است، زیرا نمی‌توان آن را در یک محیط آزمایشگاهی مطالعه کرد.
این تیم تحقیقاتی، عناصر فراوان را در 42 ستاره غنی شده با مواد روتنیم، رودیوم، پالادیوم نقره و مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. هدف از این تجزیه و تحلیل، شناسایی بیش از حد همبسته در اجزای مختلف است که به طور اصولی در طول ادغام ستاره‌های نوترونی روشن می‌کند.
این فرآیند در موارد متعددی از عناصر خاص، بینش‌های ارزشمندی را در مورد مکانیسم‌ها و فعل و انفعالات خاص در ادغام ستاره‌های نوترونی مشاهده می‌شود، می‌کند و پنجره‌های منحصر به فرد را برای تشکیل عناصر سنگین در جهان ارائه می‌دهد.
همبستگی مشاهده شده بین فلزات سبک و هسته‌های خاکی کمیاب به عنوان یک سرنخ کانونی عمل کرد. این الگوی همبستگی نه تنها پیش‌بینی‌های قبلی تیم را ارزیابی کرد، بلکه به شکافته‌ای نیز اشاره کرد.
مقایسه دقیق همبستگی‌های پیش‌بینی‌شده و مشاهده‌شده در این مجموعه از ستارگان، شواهد قانع‌کننده‌های ارائه می‌دهند که نشان می‌دهد قطعات شکافتی هسته‌های فراانیومی به عناصر کمکی متعددی می‌دهند و نشان‌دهنده‌ی واضحی هستند که می‌توانند از پروسه انجام شوند.
عناصر فرااورانیومی(Transuranium element) عناصر با عدد اتمی بالاتر از ۹۲(عدد اتمی اورانیوم) هستند. این عناصر به طور طبیعی در زمین وجود ندارد و به صورت مصنوعی با واکنش‌های هسته‌ای ساخته می‌شوند. آنها همگی پرتوزا و ناپایدار هستند و واپاشی هستند و به عناصر دیگر تبدیل می شوند.
مام‌پاور می‌گوید: تنها راه قابل قبولی است که می‌توان در میان ستارگان مختلف به وجود بیاید که روندی ثابت در طول شکل‌گیری عناصر سنگین وجود داشته باشد.
پژوهشگران پس از بررسی سناریوهای مختلف دریافتند که تنها شکافته‌ها هستند که می‌توان این روند را به دقت مشاهده کرد.
عناصر فراتر از جدول تناوبی
هسته‌های اتمی، نوترون‌ها را در طول فرآیند جذب سریع نوترون (فرآیند r) می‌گیرند و عوامل مهم‌تری ایجاد می‌کنند. ممکن است برخی از موارد سنگین و خطرناک ناپایداری و تجزیه و تحلیل یا شکافت را در پی داشته باشد که بیش از حد باعث ایجاد دو عنصر از عناصر و در عین حال قابل توجه می شود.
پژوهشگران همچنین از مدل‌های شکافت توسعه یافته در لس آلاموس برای مقایسه با داده‌های اندازه‌گیری شده استفاده می‌شوند. سازش بسیار خوبی بین این دو پیدا کردند که به یافته‌های آنها معتبر می‌شوند.
این کشف نه تنها ظن‌های دیرینه را بررسی کرد، بلکه به وجود عناصر با جرماتمی بیش از 26 اشاره کرد.
تحقیقات این مطالعه در مجله Science منتشر شده است.
انتهای پیام
