Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
B²FH (повна назва Synthesis of the Elements in Stars) — наукова стаття, присвячена ядерним реакціям у зорях та утворенню елементів у Всесвіті. Опублікована в 1957 році і є однією з найбільш цитованих статей з астрофізики. Скорочену назву статті B²FH складено з перших літер прізвищ її авторів: Маргерет та Джеффрі Бербіджи, Вільям Фаулер та Фред Гойл. На основі астрономічних та лабораторних даних стаття ідентифікує процеси утворення елементів, важчих за залізо, і пояснює їх відносну кількість. Стаття стала дуже впливовою як в астрономії, так і в ядерній фізиці.
Передісторія
В 1946 році Георгій Гамов та Фред Гойл незалежно один від одного опублікували дві наукові статті, в яких розглядали питання утворення хімічних елементів у Всесвіті. Гамов стверджував, що хімічні елементи здебільшого утворилися невдовзі після виникнення Всесвіту при первинному нуклеосинтезі, а Гойл вважав, що хімічні елементи, важчі за літій, переважно утворюються в зорях, тобто в ході зоряного нуклеосинтезу. Обидві роботи сходилися в тому, що легкі ядра (водень, гелій і невелика кількість літію) утворилися не в зорях, і тепер їхня кількість пояснюється теорією первинного нуклеосинтезу. Стосовно ж важчих елементів, до початку 1950-х років набагато більшу підтримку мала теорія Гамова. Виникнення важких елементів у зорях здавалося малоймовірним, оскільки для їх синтезу була потрібна температура на два порядки більша, ніж у зорях головної послідовності. Однак згодом і в теорії Гамова виявилися проблеми: хімічний склад спостережуваного Всесвіту був занадто неоднорідний для такого повсюдного нуклеосинтезу, крім того, відсутність стабільних ядер із масовими числами 5 і 8 майже унеможливлювала синтез елементів із більшими масовими числами. За сучасними уявленнями при первинному нуклеосинтезі сформувалися лише деякі легкі ядра.
У 1950-ті роки стали відомими різні ядерні реакції у зорях: наприклад, у 1952 році Едвін Солпітер відкрив можливість перетворення в термоядерних реакціях гелію на вуглець[], а у 1953—1954 роках було відкрито ядерне горіння вуглецю та кисню[]. Важливу роль також відіграло виявлення в деяких зорях технецію (1952): усі ізотопи цього елемента мають період напіврозпаду не більше 4⋅106 років, тому стало очевидним, що важкі елементи утворюються в зорях і в деяких випадках потрапляють на їх поверхню.
Написання статті
Автори майбутньої статті почали працювати разом після того, як Маргеріт та Джефрі Бербідж у 1953 році вивчили спектри деяких пекулярних зір з аномальним вмістом деяких хімічних елементів. Їхніми даними згодом зацікавився Вільям Фаулер. Після чого їх запросили відвідати Гойла в Кембриджі. Спочатку вони почали досліджувати повільного нейтронного захоплення, яким очікували пояснити хімічний склад, що спостерігається. Під час перебування в Кембриджі квартет співпрацював над кількома проектами; Фаулер і Гойл почали роботу над оглядом, який став B²FH. Фаулер повернувся до Каліфорнійського технологічного інституту з роботою, далекою від завершення, і закликав Бербіджів приєднатися до нього в Каліфорнії. Для обох Бербіджів у 1956 році Фаулер створив для них тимчасові посади в Каліфорнійському технологічному інституті.
Остаточна версія статті має 104 сторінки, 34 графіки, 4 фотографії та 22 таблиці.
Стаття B²FH посилається у тому числі і на роботи Гойла зроблені в 1946 та в 1954 роках, але в B²FH головним автором не був ні Гойл, ні будь-хто: доробок усіх чотирьох авторів був приблизно однаковим.
Стаття
Під назвою «Synthesis of the Elements in Stars» наукова стаття була опублікована в 1957 році в журналі Reviews of Modern Physics. Стаття більш відома під назвою B²FH, яка складена з перших літер прізвищ її авторів.
Стаття B2FH була нібито оглядовою, яка підсумовувала останні досягнення в теорії зоряного нуклеосинтезу. Однак вона вийшла за рамки простого огляду роботи Гойла, включивши спостережні вимірювання надлишку елементів, опубліковані Бербіджами і лабораторні експерименти Фаулера з ядерних реакцій. Результатом став синтез теорії та спостережень, який дав переконливі докази гіпотези Гойла.
Теорія передбачала, що кількість елементів буде змінюватися протягом космологічного часу, ідея, яку можна перевірити за допомогою астрономічної спектроскопії. Кожен елемент має характерний набір спектральних ліній, тому зоряну спектроскопію можна використовувати для визначення складу атмосфери окремих зір. Спостереження вказували на сильну негативну кореляцію між початковим вмістом важких елементів у зорі (відомим як металічність) та її віком. Зорі, утворені пізніше, як правило, мають більшу металічність.
Ранній Всесвіт складався лише з легких елементів, утворених під час нуклеосинтезу Великого вибуху. Зоряна структура та діаграма Герцшпрунга–Рассела вказують на те, що тривалість існування зорі сильно залежить від її початкової маси, причому найбільш масивні зорі існують дуже короткий час, а менш масивні зорі — довший. У статті B2FH стверджується, що коли зоря руйнується, вона збагачує міжзоряне середовище «важкими елементами» (це всі елементи, важчі за літій), з якого потім утворюються нові зорі.
У статті B²FH описано ключові аспекти ядерної фізики та астрофізики, пов’язані з тим, як ці важкі елементи утворюються в зорях. Досліджуючи таблицю нуклідів, автори визначили різні зоряні середовища, які можуть спричинити спостережувані моделі розповсюдження ізотопів і ядерні процеси, які повинні відповідати за них. Автори використовують процеси ядерної фізики, тепер відомі як s-процес, r-процес та p-процес, щоб пояснити утворення елементі, важчих заліза. Поширеність цих важких елементів та їхніх ізотопів приблизно в 100 000 разів менша, ніж кількість основних елементів, що підтверджує гіпотезу Гойла 1954 року про ядерний синтез в оболонках масивних зір.
У статті з хорошою точністю пояснено походження більшості хімічних елементів у Всесвіті: ядерними реакціями у зорях не вдалося пояснити лише утворення дейтерію, гелію-3, гелію-4 та літію-7. Ці елементи, як згодом з'ясувалося, виникли при первинному нуклеосинтезі невдовзі після Великого вибуху.
У статті також запроваджено назви для кількох ядерних процесів (крім горіння водню та гелію).
- , у якому ядра вуглецю або деяких важчих елементів захоплюють альфа-частинки;
- e-процес, що відбувається в наднових, коли прямі та зворотні реакції приходять у рівновагу та формуються елементи залізного піку;
- s-процес і r-процес, при яких відбувається «повільне» і «швидке» захоплення нейтронів відповідно;
- p-процес, при якому відбувається захоплення протонів;
- x-процес, що поєднував невідомі авторам реакції, у яких мали утворюватися дейтерій, гелій і літій.
Визнання
Стаття B²FH стала однією з найважливіших та найбільш цитованих статей з астрофізики. На травень 2022 року вона мала понад 2600 цитувань[]. Ця стаття привернула увагу до галузі ядерної астрофізики[].
1983 року Нобелівську премію з фізики розділили Фаулер і Субраманьян Чандрасекар. Фаулер був удостоєний премії «за теоретичні та експериментальні дослідження ядерних реакцій, формування хімічних елементів у Всесвіті».
У 2007 році в Каліфорнійському технологічному інституті в Пасадені відбулася конференція з нагоди 50-ї річниці публікації B²FH, де Джеффрі Бербідж представив зауваження щодо написання B²FH.
Першоджерело
Burbidge, E. Margaret; Burbidge, G. R.; Fowler, William A.; Hoyle, F. (1957) "Synthesis of the Elements in Stars". Reviews of Modern Physics. 29 (4): 547–650. Bibcode 1957RvMP...29...547B doi: 10.1103/RevModPhys.29.547
Посилання
- Burbidge, E. Margaret; Burbidge, G. R.; Fowler, William A.; Hoyle, F. (1 жовтня 1957). Synthesis of the Elements in Stars. Reviews of Modern Physics. Т. 29, № 4. с. 547—650. doi:10.1103/RevModPhys.29.547. Процитовано 29 грудня 2022.
- Gamow, G. (1 жовтня 1946). Expanding Universe and the Origin of Elements. Physical Review. Т. 70, № 7-8. с. 572—573. doi:10.1103/PhysRev.70.572.2. Процитовано 29 грудня 2022.
- Hoyle, F. (1 січня 1946). The synthesis of the elements from hydrogen. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Т. 106. с. 343. doi:10.1093/mnras/106.5.343. ISSN 0035-8711. Процитовано 29 грудня 2022.
- Wallerstein G., Iben I. J., Parker P., Boesgaard A. M., Hale G. M. Synthesis of the elements in stars: forty years of progress // Reviews of Modern Physics. — N. Y. : The American Physical Society, 1997. — Vol. 69 (10). — P. 995—1084. — ISSN 0034-6861. — DOI:. з джерела 2 лютого 2014.
- Burbidge G. B²FH, the Cosmic Microwave Background and Cosmology* // [en]. — Melbourne : Cambridge University Press, 2008. — Vol. 25 (7 July). — P. 30—35. — ISSN 1323-3580. — DOI:. з джерела 13 червня 2017.
- Wallerstein, George; Iben, Icko; Parker, Peter; Boesgaard, Ann Merchant; Hale, Gerald M.; Champagne, Arthur E.; Barnes, Charles A.; Käppeler, Franz; Smith, Verne V. (1 жовтня 1997). Synthesis of the elements in stars: forty years of progress. Reviews of Modern Physics. Т. 69, № 4. с. 995—1084. doi:10.1103/RevModPhys.69.995. Процитовано 29 грудня 2022.
- . web.archive.org. 7 травня 2011. Архів оригіналу за 7 травня 2011. Процитовано 29 грудня 2022.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
B FH povna nazva Synthesis of the Elements in Stars naukova stattya prisvyachena yadernim reakciyam u zoryah ta utvorennyu elementiv u Vsesviti Opublikovana v 1957 roci i ye odniyeyu z najbilsh citovanih statej z astrofiziki Skorochenu nazvu statti B FH skladeno z pershih liter prizvish yiyi avtoriv Margeret ta Dzheffri Berbidzhi Vilyam Fauler ta Fred Gojl Na osnovi astronomichnih ta laboratornih danih stattya identifikuye procesi utvorennya elementiv vazhchih za zalizo i poyasnyuye yih vidnosnu kilkist Stattya stala duzhe vplivovoyu yak v astronomiyi tak i v yadernij fizici PeredistoriyaV 1946 roci Georgij Gamov ta Fred Gojl nezalezhno odin vid odnogo opublikuvali dvi naukovi statti v yakih rozglyadali pitannya utvorennya himichnih elementiv u Vsesviti Gamov stverdzhuvav sho himichni elementi zdebilshogo utvorilisya nevdovzi pislya viniknennya Vsesvitu pri pervinnomu nukleosintezi a Gojl vvazhav sho himichni elementi vazhchi za litij perevazhno utvoryuyutsya v zoryah tobto v hodi zoryanogo nukleosintezu Obidvi roboti shodilisya v tomu sho legki yadra voden gelij i nevelika kilkist litiyu utvorilisya ne v zoryah i teper yihnya kilkist poyasnyuyetsya teoriyeyu pervinnogo nukleosintezu Stosovno zh vazhchih elementiv do pochatku 1950 h rokiv nabagato bilshu pidtrimku mala teoriya Gamova Viniknennya vazhkih elementiv u zoryah zdavalosya malojmovirnim oskilki dlya yih sintezu bula potribna temperatura na dva poryadki bilsha nizh u zoryah golovnoyi poslidovnosti Odnak zgodom i v teoriyi Gamova viyavilisya problemi himichnij sklad sposterezhuvanogo Vsesvitu buv zanadto neodnoridnij dlya takogo povsyudnogo nukleosintezu krim togo vidsutnist stabilnih yader iz masovimi chislami 5 i 8 majzhe unemozhlivlyuvala sintez elementiv iz bilshimi masovimi chislami Za suchasnimi uyavlennyami pri pervinnomu nukleosintezi sformuvalisya lishe deyaki legki yadra U 1950 ti roki stali vidomimi rizni yaderni reakciyi u zoryah napriklad u 1952 roci Edvin Solpiter vidkriv mozhlivist peretvorennya v termoyadernih reakciyah geliyu na vuglec dzherelo a u 1953 1954 rokah bulo vidkrito yaderne gorinnya vuglecyu ta kisnyu dzherelo Vazhlivu rol takozh vidigralo viyavlennya v deyakih zoryah tehneciyu 1952 usi izotopi cogo elementa mayut period napivrozpadu ne bilshe 4 106 rokiv tomu stalo ochevidnim sho vazhki elementi utvoryuyutsya v zoryah i v deyakih vipadkah potraplyayut na yih poverhnyu Napisannya stattiAvtori majbutnoyi statti pochali pracyuvati razom pislya togo yak Margerit ta Dzhefri Berbidzh u 1953 roci vivchili spektri deyakih pekulyarnih zir z anomalnim vmistom deyakih himichnih elementiv Yihnimi danimi zgodom zacikavivsya Vilyam Fauler Pislya chogo yih zaprosili vidvidati Gojla v Kembridzhi Spochatku voni pochali doslidzhuvati povilnogo nejtronnogo zahoplennya yakim ochikuvali poyasniti himichnij sklad sho sposterigayetsya Pid chas perebuvannya v Kembridzhi kvartet spivpracyuvav nad kilkoma proektami Fauler i Gojl pochali robotu nad oglyadom yakij stav B FH Fauler povernuvsya do Kalifornijskogo tehnologichnogo institutu z robotoyu dalekoyu vid zavershennya i zaklikav Berbidzhiv priyednatisya do nogo v Kaliforniyi Dlya oboh Berbidzhiv u 1956 roci Fauler stvoriv dlya nih timchasovi posadi v Kalifornijskomu tehnologichnomu instituti Ostatochna versiya statti maye 104 storinki 34 grafiki 4 fotografiyi ta 22 tablici Stattya B FH posilayetsya u tomu chisli i na roboti Gojla zrobleni v 1946 ta v 1954 rokah ale v B FH golovnim avtorom ne buv ni Gojl ni bud hto dorobok usih chotiroh avtoriv buv priblizno odnakovim StattyaPid nazvoyu Synthesis of the Elements in Stars naukova stattya bula opublikovana v 1957 roci v zhurnali Reviews of Modern Physics Stattya bilsh vidoma pid nazvoyu B FH yaka skladena z pershih liter prizvish yiyi avtoriv Stattya B2FH bula nibito oglyadovoyu yaka pidsumovuvala ostanni dosyagnennya v teoriyi zoryanogo nukleosintezu Odnak vona vijshla za ramki prostogo oglyadu roboti Gojla vklyuchivshi sposterezhni vimiryuvannya nadlishku elementiv opublikovani Berbidzhami i laboratorni eksperimenti Faulera z yadernih reakcij Rezultatom stav sintez teoriyi ta sposterezhen yakij dav perekonlivi dokazi gipotezi Gojla Teoriya peredbachala sho kilkist elementiv bude zminyuvatisya protyagom kosmologichnogo chasu ideya yaku mozhna pereviriti za dopomogoyu astronomichnoyi spektroskopiyi Kozhen element maye harakternij nabir spektralnih linij tomu zoryanu spektroskopiyu mozhna vikoristovuvati dlya viznachennya skladu atmosferi okremih zir Sposterezhennya vkazuvali na silnu negativnu korelyaciyu mizh pochatkovim vmistom vazhkih elementiv u zori vidomim yak metalichnist ta yiyi vikom Zori utvoreni piznishe yak pravilo mayut bilshu metalichnist Rannij Vsesvit skladavsya lishe z legkih elementiv utvorenih pid chas nukleosintezu Velikogo vibuhu Zoryana struktura ta diagrama Gercshprunga Rassela vkazuyut na te sho trivalist isnuvannya zori silno zalezhit vid yiyi pochatkovoyi masi prichomu najbilsh masivni zori isnuyut duzhe korotkij chas a mensh masivni zori dovshij U statti B2FH stverdzhuyetsya sho koli zorya rujnuyetsya vona zbagachuye mizhzoryane seredovishe vazhkimi elementami ce vsi elementi vazhchi za litij z yakogo potim utvoryuyutsya novi zori U statti B FH opisano klyuchovi aspekti yadernoyi fiziki ta astrofiziki pov yazani z tim yak ci vazhki elementi utvoryuyutsya v zoryah Doslidzhuyuchi tablicyu nuklidiv avtori viznachili rizni zoryani seredovisha yaki mozhut sprichiniti sposterezhuvani modeli rozpovsyudzhennya izotopiv i yaderni procesi yaki povinni vidpovidati za nih Avtori vikoristovuyut procesi yadernoyi fiziki teper vidomi yak s proces r proces ta p proces shob poyasniti utvorennya elementi vazhchih zaliza Poshirenist cih vazhkih elementiv ta yihnih izotopiv priblizno v 100 000 raziv mensha nizh kilkist osnovnih elementiv sho pidtverdzhuye gipotezu Gojla 1954 roku pro yadernij sintez v obolonkah masivnih zir U statti z horoshoyu tochnistyu poyasneno pohodzhennya bilshosti himichnih elementiv u Vsesviti yadernimi reakciyami u zoryah ne vdalosya poyasniti lishe utvorennya dejteriyu geliyu 3 geliyu 4 ta litiyu 7 Ci elementi yak zgodom z yasuvalosya vinikli pri pervinnomu nukleosintezi nevdovzi pislya Velikogo vibuhu U statti takozh zaprovadzheno nazvi dlya kilkoh yadernih procesiv krim gorinnya vodnyu ta geliyu u yakomu yadra vuglecyu abo deyakih vazhchih elementiv zahoplyuyut alfa chastinki e proces sho vidbuvayetsya v nadnovih koli pryami ta zvorotni reakciyi prihodyat u rivnovagu ta formuyutsya elementi zaliznogo piku s proces i r proces pri yakih vidbuvayetsya povilne i shvidke zahoplennya nejtroniv vidpovidno p proces pri yakomu vidbuvayetsya zahoplennya protoniv x proces sho poyednuvav nevidomi avtoram reakciyi u yakih mali utvoryuvatisya dejterij gelij i litij ViznannyaStattya B FH stala odniyeyu z najvazhlivishih ta najbilsh citovanih statej z astrofiziki Na traven 2022 roku vona mala ponad 2600 cituvan dzherelo Cya stattya privernula uvagu do galuzi yadernoyi astrofiziki dzherelo 1983 roku Nobelivsku premiyu z fiziki rozdilili Fauler i Subramanyan Chandrasekar Fauler buv udostoyenij premiyi za teoretichni ta eksperimentalni doslidzhennya yadernih reakcij formuvannya himichnih elementiv u Vsesviti U 2007 roci v Kalifornijskomu tehnologichnomu instituti v Pasadeni vidbulasya konferenciya z nagodi 50 yi richnici publikaciyi B FH de Dzheffri Berbidzh predstaviv zauvazhennya shodo napisannya B FH PershodzhereloBurbidge E Margaret Burbidge G R Fowler William A Hoyle F 1957 Synthesis of the Elements in Stars Reviews of Modern Physics 29 4 547 650 Bibcode 1957RvMP 29 547B doi 10 1103 RevModPhys 29 547PosilannyaBurbidge E Margaret Burbidge G R Fowler William A Hoyle F 1 zhovtnya 1957 Synthesis of the Elements in Stars Reviews of Modern Physics T 29 4 s 547 650 doi 10 1103 RevModPhys 29 547 Procitovano 29 grudnya 2022 Gamow G 1 zhovtnya 1946 Expanding Universe and the Origin of Elements Physical Review T 70 7 8 s 572 573 doi 10 1103 PhysRev 70 572 2 Procitovano 29 grudnya 2022 Hoyle F 1 sichnya 1946 The synthesis of the elements from hydrogen Monthly Notices of the Royal Astronomical Society T 106 s 343 doi 10 1093 mnras 106 5 343 ISSN 0035 8711 Procitovano 29 grudnya 2022 Wallerstein G Iben I J Parker P Boesgaard A M Hale G M Synthesis of the elements in stars forty years of progress Reviews of Modern Physics N Y The American Physical Society 1997 Vol 69 10 P 995 1084 ISSN 0034 6861 DOI 10 1103 RevModPhys 69 995 z dzherela 2 lyutogo 2014 Burbidge G B FH the Cosmic Microwave Background and Cosmology en Melbourne Cambridge University Press 2008 Vol 25 7 July P 30 35 ISSN 1323 3580 DOI 10 1071 AS07029 z dzherela 13 chervnya 2017 Wallerstein George Iben Icko Parker Peter Boesgaard Ann Merchant Hale Gerald M Champagne Arthur E Barnes Charles A Kappeler Franz Smith Verne V 1 zhovtnya 1997 Synthesis of the elements in stars forty years of progress Reviews of Modern Physics T 69 4 s 995 1084 doi 10 1103 RevModPhys 69 995 Procitovano 29 grudnya 2022 web archive org 7 travnya 2011 Arhiv originalu za 7 travnya 2011 Procitovano 29 grudnya 2022