Nuklearna astrofizika

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Nuklearna astrofizika"

Kazimierz Marek
6 lat temu
Przeglądów:

1 Nuklearna astrofizika Matko Milin Prirodoslovno-matematički fakultet, Sveučilište u Zagrebu

2 7. Visokoenergijska nuklearna astrofizika

3 Zastupljenost elemenata number fraction Rupa! B,Be,Li Να-jezgre 12 C, 16 O, 20 Ne, 24 Mg,. 40 Ca Fe peak (width!) Fe Maseni udio vodika X = 0.71 Maseni udio helija Y = 0.28 Maseni udio težih elemenata ( metala) Udio elemenata težih od nikla 4E-6 s-proces r-proces Z = mass number Au Pb U,Th

4 Neutrinska astrofizika neutrini sa Sunca niska energija!

5 Neutrinska astrofizika rezultati: Homestake (R. Davis jr., J. Bachall et al.) ν e + 37 Cl e Ar (cca 15 raspada mjesečno)

KamLAND osjetljiv samo na elektronske anti-neutrine (preko inverznog betaraspada) jedan događaj svaka tri dana 1000 tona tekućeg scintilatora

6 KamLAND osjetljiv samo na elektronske anti-neutrine (preko inverznog betaraspada) jedan događaj svaka tri dana 1000 tona tekućeg scintilatora (detekcija gama od i 2.2 MeV) detekcija anti-neutrina iz više od 50 komercijalnih nuklearnih reaktora u Japanu i Koreji (nastaju pri fisiji)

7 Neutrinska astrofizika

8 SNO (Sudbury Neutrino Observatory) osjetljiv na neutrine svih okusa! 1000 tona teške vode (D 2 O) proučavana dva procesa: 1) ν e + 2 H p+p+e - (samo za el. neutrine) elektroni detektirani preko Čerenkovljevog zračenja 2) ν x + 2 H p+n+ν x (za sve neutrine) detekcija neutrona preko 35 Cl (uhvat, pa gama-emisija)

9 Neutrinska astrofizika

10 Neutrini iz drugih izvora na Zemlji: reaktori atmosferski neutrini (sekundarno kozmičko zračenje) KamLAND detektirao i geo-neutrine (koji nastaju raspadom jezgara u torijevom i uranovom lancu)! najzanimljiviji: neutrini iz supernova Sunce i SN1987A jedini lokalizirani izvori neutrina na nebu nukleosinteza! neutrinski ili ν-procesi najslabije poznat dio nukleosinteze najzanimljiviji (i najvjerojatniji) primjer: sinteza 19 F važni i za neke druge slabo zastupljene neparne izotope, kao što su 7 Li, 11 B, 15 N, 138 La, 180 Ta...

11 Nukleosinteza 19 F u prirodi 19 F : 20 Ne 1 : F sudjeluje u vrućim CNO-ciklusima, ali predviđene ravnotežne količine vrlo malene; ne mogu objasniti gornji omjer! 20 Ne-zona u pre-supernovi u trenutku eksplozije biva izložena ogromnom toku neutrina skoro sve ν+ 20 Ne reakcije proizvode 19 F; npr.: 20 Ne(ν, ν ) 20 Ne* 19 Ne+n 19 F+e + +ν e +n 20 Ne(ν, ν ) 20 Ne* 19 F+p... količina proizvedenog 19 F ovisi o udarnim presjecima; teorijske procjene daju mogućnost pretvorbe 1/ Ne u 19 F sve zakomplicirano uništavanjem 19 F još puno toga nepoznatog!

12 Nukleosinteza u neutrinskom vjetru utjecaj na r-procese (omjer n/p, entropija,...)

13 Nukleosinteza kompletna? nije! za neke lake elemente još nismo objasnili način nastanka a znamo kako (brzo) nestaju:

14 Kozmičke zrake sastav: 2% elektroni, 98% protoni i jezgre 70 < E < 280 Mev/Nuc 1 < E < 2 GeV/Nuc Solar system normalizirano na Si (100) Solar System CR

15 Kozmičke zrake

16 Kozmičke zrake integralni spektar, N(>E) je broj čestica energije veće od E Log N(>E) m -2 s -1 ster N( > E) E N (> E) = 1.5 E ke 2.5 x E ?? Log E (ev) 16

17 Astrofizika kozmičkih zraka

18 Astrofizika kozmičkih zraka sekundarne kozmičke zrake:

19 Astrofizika kozmičkih zraka

20 Astrofizika kozmičkih zraka Mjesec za game energije veće od 20 MeV-a! Compton Gamma Ray Observatory 1994.

21 Nukleosinteza kozmičkim zrakama spalacija ili rasprskavanje čestica kozmičkog zračenja (proton, α-čestica) velike energije pogodi stacionarnu jezgru (međuzvjezdani materijal, atmosfera,...) koja se rasprsne iz nje se izbaci više (pa i desetak) nukleona, a ostane samo manji komad kod spalacije 12 C, 14 N i 16 O (a to su najzastupljenije jezgre s A>4 u međuzvjezdanom materijalu) skoro uvijek ostatak je Li, Be i B! udarni presjeci za rasprskavanje samo djelomično poznati...

22 Rasprskavanje udarni presjeci

23 Nukleosinteza kozmičkim zrakama iako su udarni presjeci za rasprskavanje slabo ovisni o energiji, detalji nukleosinteze ovim scenarijom su prilično komplicirani no, potvrda ispravnosti dolazi iz trivijalnih omjera: udarni presjek, težinski usrednjen po zastupljenosti (mbar) izmjerena zastupljenost u kozmičkom zračenju (Si = 100) Li Be B zanimljivo: količina deuterija koja može nastati na ovaj način zanemarivo mala!

24 Izvori kozmičkih zraka galaktički obične zvijezde ( J/s) - premalo magnetske zvijezde ( J/s) - u optimističnoj varijanti nove ( J/s) realan izvor Supernove ( J/s) realan izvor ekstragalaktički kvazari......

25 Astrofizika kozmičkih zraka

26 Gama-zračenje

27 Provale gama-zračenja izvangalaktički bljeskovi gama-zračenja (ms h) u jednom bljesku emitira se energija koje će Sunce emitirati tijekom svog čitavog vijeka trajanja

28 Provale gama-zračenja brzorotirajuća masivna zvijezda kolapsira u crnu jamu

29 Nukleokozmokronologija određivanje starosti astronomskih objekata proučavanjem radioaktivnih raspada (slično radiougljičnom datiranju) pretpostavka: u nekom trenutku na nekoj lokaciji neki izotopi su nastali u istim količinama za današnje razlike odgovoran raspad jednog od njih

30 Nukleokozmokronologija

31 Nukleokozmokronologija npr. samo r-procesima mogu nastati jezgre s A 209 omjer broja nuklida 235 U i 238 U preko r-procesa može se izračunati T 1/2 (yrs) 232 Th U U

32 Nukleokozmokronologija

33 Nukleokozmokronologija 235 U e T/τ U e T/τ 238-1

34 Nukleokozmokronologija drugi standardni r-proces omjeri ( kronometri : 232 Th / 238 U, Th / Eu),... slično se mogu razmatrati i samo s-jezgre, npr. 187 Re / 187 Os bitna razlika: ovdje se proučava beta-raspad pa jedan od promatranih izotopa nastaje od drugog diferencijalne jednadžbe drukčije, no metoda je podjednako precizna i uspješna upotreba 26 Al / 10 Be zna se u kojem omjeru nastaju kada je npr. kvarc izložen kozmičkom zračenju (6.75:1); kada se uzorak zakopa (makne od izvora kozmičkog zračenja), omjer će se mijenjati u skladu s konstantama raspada...

35 Nukleokozmokronologija komplikacije: presolar sudden spikes ( 26 Al, 129 I,...) metoda samo grubo primjenjiva na druge zvijezde...

Podobne dokumenty

Baze podataka (vježbe) SQL - uvod i osnove naredbe SELECT. Sveučilište u Zagrebu PMF Matematički odsjek

Baze podataka (vježbe) SQL - uvod i osnove naredbe SELECT Sveučilište u Zagrebu PMF Matematički odsjek Kako započeti? Ulogirajte se na student (bilo kojim ssh klijentom). Kako započeti? Ulogirajte se na