اولین نشانه های شکافت هسته ای در کیهان - بانوی ایران

دانشمندان آزمایشگاه ملی لس آلاموس و دانشگاه ایالتی نورث کارولینا شواهد قانع نماینده ای از شکافت هسته ای در کیهان، به ویژه در طول ادغام ستاره های نوترونی کشف نموده اند. این کشف باورهای دیرینه را به چالش می کشد و فصل جدیدی را در درک ما از تشکیل عناصر سنگین در دنیا باز می نماید.

• بحث داغ درباره عکس قدیمی جانی دپ / آیا چنین چیزی ممکن است؟

همجوشی هسته ای فرآیندی است که طی آن دو هسته اتم با هم ترکیب می شوند و هسته سنگین تری را تشکیل می دهند و مقادیر قابل توجهی انرژی آزاد می نمایند. این فرآیند نقش مهمی در فراوری انرژی ایفا می نماید که درخشندگی ستاره را حفظ می نماید.

تکرار همجوشی هسته ای در زمین شامل غلبه بر چالش هایی مانند ایجاد و حفظ دما و فشار شدید مورد احتیاج برای واکنش های همجوشی، دستیابی به محصورسازی پایدار پلاسما و توسعه موادی است که بتوانند در شرایط سخت در یک رآکتور همجوشی مقاومت نمایند.

در عوض، رآکتورهای هسته ای روی زمین با شکافت هسته ای کار می نمایند، جایی که اتم سنگین تر به اتم های کوچک تر تقسیم می گردد و میزان زیادی انرژی آزاد می نماید.

شکافت هسته ای یا فیژن(Nuclear fission) فرآیندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبک تر تبدیل می گردد. وقتی هسته ای با عدد اتمی زیاد شکافته گردد، بر پایه فرمول اینشتین، میزانی از جرم آن به انرژی تبدیل می گردد. از این انرژی در فراوری برق(در نیروگاه هسته ای) یا تخریب(سلاح های هسته ای) استفاده می گردد.

همجوشی هسته ای، گداخت هسته ای یا فیوژن(Fusion) فرآیندی عکس عمل شکافت هسته ای است. در فرآیند همجوشی هسته ای هسته های سبک مانند هیدروژن، دوتریوم و تریتیوم با یکدیگر همجوشی داده شده و هسته های سنگین تر و میزانی انرژی فراوری می گردد. برای اینکه همجوشی امکان پذیر باشد، هسته هایی که در واکنش وارد می شوند باید دارای انرژی جنبشی کافی باشند تا بر میدان الکترواستاتیکی پیرامونشان فائق آیند. بنابراین دماهای وابسته به واکنش های همجوشی فوق العاده بالاست.

دانشمندان مدت ها گمان می کردند که شکافت هسته ای در طول ادغام ستاره های نوترونی که یکی از آشفته ترین رویدادهای کیهان است، رخ می دهد. آنها آن قدر قوی هستند که امواجی را در سراسر بافت فضا-زمان روانه می نمایند.

اکنون یک تیم تحقیقاتی به رهبری فیزیکدان نظری متیو مام پاور، طبق مدل ها و مشاهدات، اولین نشانه های شکافت هسته ای را در کیهان یافته اند.

مام پاور در بیانیه ای مطبوعاتی گفت: مردم فکر می کردند شکافت در کیهان اتفاق می افتد، اما تا به امروز، هیچ کس نتوانسته بود آن را ثابت کند.

فرآیند جذب سریع نوترون

این مطالعه بر فرآیند جذب سریع نوترون(فرآیند r) متمرکز بود، پدیده ای که در محیط های غنی از نوترون مانند ادغام ستاره های نوترونی یا انواع خاصی از ابرنواخترها رخ می دهد.

تصور می گردد که فرآیند r مسئول ایجاد عناصر سنگین تر از آهن باشد. با این حال، جزئیات پیچیده آن مبهم به جای مانده، زیرا نمی توان آن را مستقیماً در یک محیط آزمایشگاهی مطالعه کرد.

این تیم تحقیقاتی، فراوانی عناصر را در 42 ستاره غنی شده با مواد فرآیند r و توزیع عناصری مانند روتنیم، رودیوم، پالادیوم و نقره مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. هدف این تجزیه و تحلیل، شناسایی بیش از حد همبسته در توزیع عنصر بود که به طور اساسی فرآیندها را در طول ادغام ستاره های نوترونی روشن می نماید.

این فرآیند مشاهده شده در فراوانی عناصر خاص، بینش های ارزشمندی را در خصوص مکانیسم ها و فعل و انفعالات خاص درگیر در ادغام ستاره های نوترونی ارائه می نماید و پنجره ای منحصر به فرد را برای تشکیل عناصر سنگین در دنیا ارائه می دهد.

همبستگی مشاهده شده بین فلزات سبک و هسته های خاکی کمیاب به عنوان یک سرنخ محوری عمل کرد. این الگوی همبستگی نه تنها پیش بینی های قبلی تیم را تأیید کرد، بلکه به دخالت شکافت هسته ای نیز اشاره نمود.

مقایسه دقیق همبستگی های پیش بینی شده و مشاهده شده در این مجموعه از ستارگان، شواهد قانع نماینده ای ارائه کرد که نشان می دهد قطعات شکافت هسته های فرا-اورانیومی به فراوانی عنصر یاری می نمایند و نشانه ای واضح را از فرآیند r نشان می دهد.

عنصرهای فرا-اورانیومی(Transuranium element) عنصرهای با عدد اتمی بالاتر از 92(عدد اتمی اورانیوم) هستند. این عنصرها به طور طبیعی در زمین وجود ندارند و به صورت مصنوعی با واکنش های هسته ای ساخته می شوند. آنها همگی پرتوزا و ناپایدار هستند و دچار واپاشی هسته ای شده و به عنصرهای دیگر تبدیل می شوند.

مام پاور می گوید: تنها راه قابل قبولی که می تواند در میان ستارگان مختلف به وجود بیاید این است که فرآیندی ثابت در طول شکل گیری عناصر سنگین وجود داشته باشد.

پژوهشگران پس از آنالیز سناریوهای مختلف دریافتند که تنها شکافت هسته ای است که می تواند این روند مشاهده شده را به دقت تکرار کند.

عناصر فراتر از جدول تناوبی

هسته های اتمی، نوترون ها را در طول فرآیند جذب سریع نوترون(فرآیند r) می گیرند و عناصر سنگین تری ایجاد می نمایند. بعضی ممکن است بیش از حد سنگین شوند و خطر ناپایداری و تجزیه یا شکافت را در پی داشته باشند که منجر به ایجاد دو اتم از عناصر سبک تر و در عین حال قابل توجه می گردد.

پژوهشگران بعلاوه از مدل های شکافت پیشرفته در لس آلاموس برای مقایسه با داده های میزان گیری شده استفاده کردند. آنها سازش بسیار خوبی بین این دو پیدا کردند که به یافته های آنها اعتبار بخشید.

این کشف نه تنها ظن های دیرینه را تأیید کرد، بلکه به وجود عناصر با جرم اتمی بیش از 260 اشاره نمود.

• جلوگیری از مرگ ناگهانی ناشی از حمله قلبی با پوشیدن این جلیقه

• نجات زمین با بمب اتمی/ پیشنهاد ناسا برای بمباران سیارک های خطرناک

• این پسر 18 ساله بزرگترین کمپانی ها را هک کرد و محکوم به حبس ابد شد!

5858