Vedci rozlúštili kľúčovú záhadu vesmíru. Chytili tajomných vesmírnych „duchov“

Fyzici vyvinuli nový model, ktorý naznačuje, že neutrína, jedny z najnepolapiteľnejších a najľahších častíc vo vesmíre, môžu hrať kľúčovú rolu pri tvorbe ťažkých prvkov. Výsledky štúdie publikovanej v žurnále The Astrophysical Journal ukazujú odlišný spôsob tvorby prvkov ťažších ako železo a potenciálne vypĺňajú medzeru medzi známymi procesmi jadrovej fúzie a nukleosyntézy. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Tvorba prvkov vo vesmíre

Tvorba prvkov ťažších ako vodík zvyčajne prebieha hlboko v útrobách hviezdy, kde intenzívne teplo a tlak umožňujú fúziu. Keď však prvky narastú do veľkosti 55 nukleónov, alebo hmotnosti železného jadra, proces fúzie sa stane neefektívnym.

Prvky ťažšie ako železo sa preto vytvárajú r-procesom alebo s-procesom. Zatiaľ čo r-proces je rýchly proces zachytenia neutrónov sériou jadrových reakcií, s-proces je omnoho pomalší.

R-proces môže nastať iba pri vysokoenergetických výbuchoch, dostatočne silných, aby generovali súbor jadrových reakcií, pri ktorých sa zrazia atómové jadrá s neutrónmi, pričom sa syntetizujú prvky ťažšie ako železo.

S-proces, na rozdiel od r-procesu, je pomalší jadrový proces, ktorý prebieha v menej extrémnych podmienkach v asymptotických obrovských hviezdach. V týchto podmienkach jadrá atómov zachytávajú neutróny pomalšie, čo umožňuje stabilizáciu jadier beta rozpadom pred zachytením ďalšieho neutrónu.

Dlho sa pred nami skrýval

Fyzici dlho predpokladali, že by mohol existovať akýsi medzistupeň tvorby prvkov ležiaci medzi pomalým s-procesom a rýchlym r-procesom. Nová štúdia, vedená Bahom Balantekinom z University of Wisconsin naznačuje, že týmto chýbajúcim článkom by mohli byť spomínané neutrína.

DESY, Science Communication Lab/Bing Image Creator

Neutrína sú elementárne častice patriace medzi leptóny s poločísleným spinom. Tieto častice teda patria medzi fermióny a ich vlastnosti fascinujú vedcov po celom svete už desiatky rokov.

Neutrína sú totiž veľmi zvláštne častice, ktoré svojou hmotnosťou výrazne zaostávajú za väčšinou elementárnych častíc. Predmetné častice sa často označujú aj pojmom „duchovia“, pretože sa pohybujú rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, ich hmotnosť je ale takmer nulová, pričom dokážu prechádzať hmotou bez akejkoľvek reakcie.

Napriek svojej nepolapiteľnej povahe, ich obrovské množstvo im umožňuje ovplyvňovať tvorbu protónov a neutrónov vo hviezdach. Neutrína vykazujú jedinečné správanie nazývané oscilácia, pri ktorom menia svoju „identitu“ alebo „príchuť“ pri cestovaní vesmírom.

V rámci výskumu preto vedci simulovali neutrínové oscilácie v chaotickom prostredí novonarodenej neutrónovej hviezdy, pričom zistili, že neutrínové interakcie môžu významne zvýšiť produkciu nových prvkov. Vedci tento proces označili pojmom i-proces.

flashmovie/freepik

Neutrína, napriek svojej malá hmotnosti, prejavujú kvantové oscilácie, ktoré môžu kolektívne ovplyvniť jadrové reakcie v srdci hviezd. Toto kvantové správanie, kde neutrína oscilujú medzi rôznymi „príchuťami“, prispieva k nepredvídateľnosti ich vplyvu na nukleosyntézu.

„Tento dokument ukazuje, že ak sú neutrína kvantovo previazané, potom existuje vylepšený nový proces výroby prvkov, i-proces,“ uvádza Balantekin.

Hoci tento rýdzo teoretický model znie sľubne, potvrdenie uvedených zistení experimentálnou cestou bude nesmierne náročné. Detekcie neutrín, respektíve neutrínových interakcií je na Zemi stále iba v „plienkach“, čo znamená, že sa musíme primárne spoliehať na astronomické pozorovania.

Ak sa však nový model podarí potvrdiť, výsledky úplne zmenia naše chápanie tvorby ťažkých prvkov vo vesmíre a poskytnú hlbší pohľad do základných procesov formovania vesmíru.

Čítajte viac z kategórie: Novinky