یک عنصر چقدر می تواند سنگین باشد؟ گروهی از دانشمندان از سراسر جهان کشف کردند که ستارگان باستانی می توانند عناصری با جرم اتمی بالاتر از ۲۶۰ ایجاد کنند. این عناصر سنگین تر از هر عنصری است که به طور طبیعی بر روی زمین بر اساس جدول تناوبی یافت می شود.
اوگانسون، که به نام فیزیکدان روسی یوری اوگانسیان نامگذاری شده است، سنگین ترین عنصر در حال حاضر در جدول تناوبی است که دارای جرم اتمی عظیمی در حدود ۳۰۰ است.تنها چند اتم از عنصر مصنوعی تا کنون ایجاد شده است که هر کدام کمتر از یک میلی ثانیه پایدار مانده اند.
این یافته دانش ما را در مورد چگونگی تشکیل عناصر در ستارگان افزایش می دهد.
به زبان ساده، بدن ما از مواد تولید شده توسط ستاره ها ساخته شده است. ستاره‌ها به‌عنوان کارخانه‌ای برای عناصر عمل می‌کنند، جایی که عناصر با هم ترکیب می‌شوند یا از هم جدا می‌شوند و عناصر سبک‌تر یا سنگین‌تر را تشکیل می‌دهند. وقتی از عناصر سبک یا سنگین صحبت می کنیم، به جرم اتمی آنها اشاره می کنیم که به تعداد پروتون ها و نوترون های هسته اتم بستگی دارد.
فرایند R در ستاره های نوترونی
اعتقاد بر این است که سنگین ترین عناصر تنها در ستارگان نوترونی از طریق فرآیندی به نام جذب سریع نوترون یا فرآیند r شکل می گیرند. یک هسته اتمی را تصور کنید که توسط نوترون احاطه شده است. ناگهان گروهی از این نوترون ها در مدت زمان بسیار کوتاهی، معمولاً کمتر از یک ثانیه، به هسته می چسبند. این منجر به تغییرات داخلی از نوترون ها به پروتون ها می شود و در نتیجه عناصر سنگینی مانند طلا، پلاتین یا اورانیوم ایجاد می شود.
این عناصر سنگین ناپایدار و رادیواکتیو هستند، به این معنی که در طول زمان، اغلب از طریق فرآیندی به نام شکافت، که در آن از هم جدا می شوند، تجزیه می شوند.
ایان رودرر، دانشیار فیزیک در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و نویسنده اصلی این مطالعه، توضیح می‌دهد: «فرایند r برای ایجاد عناصر سنگین‌تر از سرب و بیسموت ضروری است. برای رسیدن به این هدف، باید به سرعت نوترون‌های زیادی اضافه کنید. به انرژی و نوترون زیادی نیاز دارد. بهترین شرایط برای این امر هنگام تولد یا مرگ یک ستاره نوترونی یا در هنگام برخورد ستارگان نوترونی است که مواد اولیه لازم را تولید می کند.
در حالی که ما یک ایده کلی از نحوه عملکرد فرآیند r داریم، شرایط فوق العاده است و بسیاری از سوالات بی پاسخ می مانند. رودرر می‌گوید: «ما نمی‌دانیم چند مکان مختلف در جهان می‌توانند فرآیند r را ایجاد کنند، چگونه به نتیجه می‌رسد، یا جزئیاتی مانند تعداد نوترون‌هایی که می‌توان اضافه کرد یا یک عنصر چقدر سنگین است. بنابراین، عناصری را بررسی می‌کنیم که ممکن است از شکافت در ستارگان قدیمی که به خوبی مطالعه شده اند برای شروع به پاسخگویی به این سؤالات ناشی شود.
این تیم مقادیر عناصر سنگین را در ۴۲ ستاره که به خوبی مطالعه شده بودند در کهکشان راه شیری که دارای عناصر سنگین تشکیل شده توسط فرآیند r هستند، دوباره ارزیابی کردند. با مشاهده مجموع مقادیر، آنها الگوهایی را شناسایی کردند که قبلاً متوجه آنها نشده بودند.
این الگوها نشان می‌دهند که عناصر خاصی در وسط جدول تناوبی، مانند نقره و رودیوم، احتمالاً از شکافت عناصر سنگین سرچشمه می‌گیرند. این تیم به این نتیجه رسیدند که فرآیند r می تواند اتم هایی با جرم اتمی حداقل ۲۶۰ را قبل از انجام شکافت تولید کند.
رودرر این را مهم می‌داند: “جرم اتمی ۲۶۰ جالب است زیرا ما قبلاً چیزی به این سنگینی در فضا یا به طور طبیعی روی زمین حتی در آزمایش‌های تسلیحات هسته‌ای کشف نکرده‌ایم. مشاهده آنها در فضا درک ما از مدل‌ها و شکافت را راهنمایی می‌کند و بینش‌هایی را در مورد منشأهای متنوع عناصر.”
این تحقیق که در Science منتشر شده است.
منابع
