1774781927
2026-03-29 09:25:00
これまで読まれ受け入れられてきたものを打ち破る発見はいつも楽しい、とオスロ大学ノルウェー核物理学センターのアンセシリー・ラーセン教授は喜びます。ノルウェーおよび国際的な核物理学者や天体物理学者とともに、彼女は最近科学論文を出版しました。 自然のレビュー物理学 これは、自然科学の大きな謎の 1 つを解決する可能性があります。宇宙の元素は一体どのようにして形成されたのでしょうか?
天の川の最果て、つまりあなたと私が属する銀河には、ハロースターと呼ばれる非常に特別な星がいくつかあります。これらの星は非常に古いものですが、創造の物語において私たちに新しい答えを与えてくれる可能性があります。
ハロー星はほぼ完全に水素とヘリウムで構成されており、これらの元素は 138 億年前のビッグバン爆発に由来します。
太陽や他の若い星ほどではありませんが、重元素が形成されて星間空間に投げ込まれたときに、他の星からの「廃棄物」の影響を受けています。
原子核のクラッシュコース
– 今後数年間で多くのパズルのピースが追加される予定です。これはほんの始まりにすぎないとアンセシリー・ラーセンは言います。写真: イングヴェ・フォークト/アポロン
新しい研究を理解するには、元素の構造を知る必要があります。元素の原子核は、陽子（正に荷電した粒子）と中性子（荷電していない粒子）で構成されます。陽子と中性子の重さはほぼ同じです。陽子の数によって、それがどのような元素であるかが決まります。中性子の数によって元素の種類が決まります。これらの変異体は同位体と呼ばれます。
重元素は軽元素よりも多くの陽子を持っています。元素が重ければ重いほど、中性子の割合が多くなります。
2 つの異なるレシピ
今日まで、核物理学者は、鉄より重い元素のほとんどがどのように形成されたかについて、2 つの異なる図を思い描いてきました。
いくつかの極端な天体物理現象では、原子核が中性子を捕捉することがあります。その後、より重い原子が形成されます。これは非常に早く起こる場合もあれば、信じられないほどゆっくり起こる場合もあります。どちらの場合も、レシピには大量の中性子が必要です。中性子は原子核に捕らえられなければなりません。核物理学者はこれを中性子捕獲プロセスと呼んでいます。
元素工場の例としては、私たちの太陽が 50 億年後に寿命を迎える日と同じように、赤色巨星が挙げられます。そこでは中性子の捕捉プロセスが遅くなります。核物理学者はこれを s プロセスと呼びます。s は「遅い」を意味します。私たちは本当に遅いことについて話しています。 S プロセスには 10 万年から 100 万年かかることがあります。
元素形成のもう 1 つの、より早い可能性は、2 つの中性子星間の激しい衝突です。ここでは、すべてが数秒で起こります。核物理学者はこれを r プロセスと呼びます。ここで、r は「rapid」を表します。
ハロースターの謎
それでは本題に入ります！
一部のハロー星には、必要な重元素が含まれています バリウム。これらのハロー星は、寿命の終わりに重元素を放出した赤色巨星からバリウムを取り込みました。バリウムは、元素がゆっくりと形成されたことを示しています。
一部のハロースターには以下が含まれます ユーロピウム。この元素は 2 つの中性子星間の衝突によって生じるため、この元素が高速で形成されたことを示しています。
今日まで科学者たちは、恒星や惑星のほとんどすべての重元素が s 過程 (遅い反応) または r 過程 (速い反応) を通じて生成されたと考えていました。
核物理学者は何十年もの間、この現実とうまく付き合ってきました。そしてビッグサプライズが登場した。
バリウムとユウロピウムを含むハロー星もありますが、元素は含まれていません。 オスミウム。
– これはうまくいきませんでした!ラーセンは言います。
中性子星の衝突ではユウロピウムとオスミウムの両方が形成されます。
– ここでは、スターにあるべき要素が欠けています。元素の分布パターンは非常に奇妙です。何が起こったのでしょうか？
この観察は確立された説明と一致しませんでした。
– 概要はよくわかったと思っていましたが、その後、奇妙なスターたちがやって来ました、と彼女は笑いました。
したがって、別の説明があるはずです。
忘れられた理論の乾いた塵
1970 年代に、2 人の天体物理学者が、遅いプロセスと速いプロセスの中間に位置するプロセスも存在するという理論を発表しました。このプロセスは後に i プロセスと呼ばれるようになりました。i は「中間」、つまり中間のものを表します。誰もその新しい理論に興味を持ちませんでした。
– 物理学者たちは、この理論は単なる好奇心であり、すべては速いプロセスと遅いプロセスで説明できるため、その必要はないと考えました。
ほぼ 40 年後、この用語が復活しました。これは、これらのハロー星やその他の奇妙で珍しい星が重元素の不思議な分布を示しているためです。唯一考えられる説明は、それらが i プロセスを通じて形成されたということです。
– 私たちは少しずつ理解し始めていますが、iプロセスの研究は難しいとラーセン氏は警告します。
それにもかかわらず、UiO の核物理学者たちは、物理学科の地下にあるサイクロトロンで現象を再現することに成功しました。これで、i プロセスが存在することを確認できます。
– 残念ながら、i-process には大きなばらつきがあります。まだ答えのない疑問がたくさんありますが、私たちは大きなパズルの重要なピースに貢献しています。
非常に複雑
アンセシリー・ラーセンは、iプロセスが太陽系の元素の形成にも関与しているのではないかと考えています。
– もしそうなら、フィールドには別の選手がいます。そうなると、すべてがひどく複雑になる、と核物理学者は言い、そして次のように約束する。
– 今後数年間に、多くの新しいパズルのピースが追加される予定です。 i-プロセスの全体像が間もなく明らかになるでしょう。これはほんの始まりに過ぎません。
記事が最初に公開されたのは、 アポロ
こちらもお読みください:
太陽の内部は巨大な原子炉です
#新しい革命的な理論 #元素はこうして誕生した