43) Нуклеосинтез

Нуклеосинтез (образование ядер) цепочка ядерных реакций. ведущая к образованию тяжелых ядер из легких ядер. Нуклеосинтез состоит из трех стадий:1. Космологический нуклеосинтез. 2.Синтез ядер в звездах и при взрывах звезд. 3.Образование ядер под действие космических лучей.

Космологический нуклеосинтез, согласно теории Горячей Вселенной, начался через 100 сек после начала расширения Вселенной. При температуре Т = 10⁹К стали образовываться ядра дейтерия, трития и гелия в термоядерных реакциях n+p→d+γ, d+t→⁴He+n и других реакциях. Видимое вещество во Вселенной состоит в основном из водорода- 77 % , 22 %- гелия и 1% углерод, кислород и др.

В ядерной астрофизике выделяют следующие процессы нуклеосинтеза:

1.Превращение водорода в гелий, происходящее на звездах, в реакциях водородного и углеродного циклов.

2.α-процесс –совокупность термоядерных реакций, в результате которых тир ядра гелия образуют ядро углерода . Углерод реагируя с гелием дает кислород , Кислород реагируя с гелием образует неон и т. д. до кремния .

3.е-процесс – образование железа и соседних с ним элементов «железного пика» на кривой распространенности химических элементов во Вселенной. е-процесс идет в условиях взрыва звезд. Имеются и другие процессы.

44) Космические лучи

Космические лучи –поток заряженных частиц высокой энергии, приходящих к Земле со всех направлений космического пространства. Важной особенностью космических лучей составляет нетепловое происхождение их энергий достигающих 10¹¹ Гэв. Поток первичных космических лучей падающих на границу атмосферы составляет ~ 1частицу/см²сек.

Первичные космические лучи падающие на внешнюю границу атмосферы Земли состоят из солнечных космических лучей, галактических и метагалактических космических лучей. Вторичные космические лучи возникают внутри атмосферы Земли, при столкновении первичных космических лучей с атомами воздуха. Эти вторичные частицы образуются внутри защиты (атмосферы).

Существование космических лучей было установлено по ионизации воздуха с высотой над поверхностью Земли (В.Гесс, 1912 г.). Отклонение лучей в магнитном поле свидетельствует, что первичные лучи являются заряженными частицами. Их энергия лежит в диапазоне 10⁶÷10²⁰эв. Поток первичных космических лучей падающих на границу атмосферы составляет ~1 частица/см² сек. Состав космических лучей: протоны ~90%, ядра гелия ~7%, ядра элементов (10 <Z< 30) ~ 1%, электроны <1% с энергией1Гэв и γ-кванты с интенсивностью ~10 фотон/м²сек и энергией 50Мэв. Солнечные космические лучи в среднем имеют энергию< 400 Мэв и интенсивность при вспышке на Солнце ~10⁶част/см²сек.

Первичные космические лучи в атмосфере создают ливни вторичных космических лучей, которые тратят свою энергию на ионизацию атмосферы. Средний массовый пробег протонов в атмосфере до ядерного взаимодействия составляет ≈ 80 г/см², что составляет 1/13 часть всей толщины атмосферы. Вторичные космические лучи на уровне моря содержат ядерно-активную компоненту, мюонную компоненту, и электронно-фотонную компоненту