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8月22日 重元素合成（aps focus) 2008-03-26 恒星生命终结时的超新星爆发创造了今天大多数重于铁的元素。然而理论家们在建立超新星模型以给出被观测到的重元素丰度时遇到了障碍。2008年3月prc上的一篇文章告诉我们：一种计及核裂变的物理过程也许能与复杂的重元素合成过程吻合。这个新的模型是迄今为止最完整的，它给出了所有被观测到的重元素。不过该模型要求的中子数高于超新星爆炸环境可能提供的，因而不能算作是给出了完满的答案。然而该模型对今后的工作却有指导性的意义。 几十年来，理论家们一直相信所谓r过程，即快中子俘获过程在重元素合成中起了关键的作用。轻原子核通过俘获自由中子很快变重。这些核最终通过贝塔衰变（中子放出电子与电子中微子而衰变为质子）变为质子与中子数量相当的重稳定核。 一些研究者认为另一种所谓“裂变循环”的过程可能伴随r过程发生，并且是复杂的重核合成机制的必要的组成部分。所谓“裂变循环”即使只不稳定的丰中子核裂变为两个等质量的子核，这些质量较轻的子核成为新的捕获自由中子的“种子”。天体物理学家们考虑了各种超新星以及爆炸各阶段的条件，对他们的模型作了改进。他们发现鲜有仅发生r过程而不发生“裂变循环”过程的环境存在。 一个可能的合成重元素的场合是在某些超新星最初爆炸之后：从新形成的中子星向外喷涌的“中微子气流”能够裹挟大量中子物质而出。北卡州立大学的Gail McLaughlin与她的研究生和同事们着手找出在“中微子风”中发生r过程与裂变循环过程的条件。当把注意力集中在原子量高于130的重核上时，他们惊奇的发现，在一个相当宽的范围内，他们的模型能给出迄今为止所观测到的重元素丰度。这是第一个成功地囊括了r过程与裂变循环过程的模型，之前他们从未想过这个模型能够与观测吻合得如此完美。 该小组探索了各种情况：改变“中微子风”的扩散速率，或者“风”中物质的中子/质子比率。他们发现只有中子/质子比率高于某个阈值时，r过程才会发生。重元素的产额很敏感地与“风”中物质的中子/质子比率相关。然而当中子/质子比继续升高，裂变循环过程发生，使得重元素产额不再对这个比率或“风速”敏感（就是说合成的各种重元素的丰度并不因超新星的不同而相异）。后一个过程解释了一个神奇的天文学观测现象：无论多老或处于星系何位置的星体的重元素丰度都是相似的。 该元素合成模型的一个严重问题在于：依据现有的超新星模型，“中微子风”中的中子/质子比都过低，以至于无论r过程还是裂变循环过程都无法发生。Beun及其同事们曾猜测一种“贫中微子（sterile neutrino，什么东西）”可能会使中子数增加。然而这种粒子是否存在尚在争议中。Beun认为这个模型的结果将会启发人们在“中微子风”中对中微子物作进一步的检验。 Los Alamos国家实验室的Chris Fryer怀疑r过程并非完全在“中微子风”中发生，然而他认为这个小组的计算最激动人心的地方在于，它意味着原本被忽略的裂变循环过程确实在重元素合成过程中起着重要的作用。 原文：http://focus.aps.org/story/v21/st10 引用通告此日志的引用通告 URL 是： http://lifengphysics.spaces.live.com/blog/cns!5199E46D9E4C2855!555.trak 引用此项的网络日志
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