CERN впервые измерил реакцию захвата нейтронов ниобием-94, что даёт новую зацепку к разгадке тайны обилия молибдена в древней звёздной пыли

Коллаборация n_TOF Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) недавно сообщила, что исследователи впервые измерили вероятность захвата нейтронов ядром ниобия-94. Соответствующие результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters и предоставляют новые экспериментальные данные для объяснения аномального обилия молибдена-94 в досолнечных зёрнах. Установка EAR2 в эксперименте n_TOF в CERN генерирует большое количество нейтронов, открывая новые возможности для ядерных исследований. Источник изображения: CERN. Ниобий-94 — это изотоп ниобия, содержащий 41 протон и 53 нейтрона, который находится на ключевом этапе ядерных реакций, в ходе которых в умирающих звёздах образуются тяжёлые элементы. Исследователи обращают на него внимание, потому что ниобий-94 очень близок к молибдену-94, отличаясь от него лишь на один протон меньше и на один нейтрон больше. В условиях высоких температур и давлений внутри звёзд ниобий-94 может превращаться в молибден-94 посредством β-распада, а также может образовывать ниобий-95 путём захвата нейтронов. Конкуренция между этими двумя реакционными путями напрямую влияет на понимание учёными происхождения молибдена-94. В течение долгого времени учёные обнаруживали, что содержание молибдена-94 в досолнечных зёрнах выше, чем предсказывают теоретические модели. Досолнечные зёрна — это древняя звёздная пыль, сохранившаяся в процессе формирования Солнца, часть которой попала на Землю вместе с примитивными метеоритами. Изучая эти зёрна, исследователи могут проследить информацию о ядерном составе в процессе образования тяжёлых элементов в ранней Галактике. Однако до сих пор вероятность захвата нейтронов ядром ниобия-94 никогда не измерялась напрямую, и соответствующие модели могли полагаться только на теоретические оценки. Для проведения этого эксперимента несколько исследовательских институтов участвовали в подготовке и характеризации образцов редких изотопов. Институт атомной энергии в Дрездене подготовил стабильные и чистые образцы ниобия-93, Институт Лауэ-Ланжевена преобразовал небольшое их количество в ниобий-94, а затем Институт Пауля Шеррера провёл тщательную характеризацию образцов. После этого исследовательская группа облучила образцы на экспериментальной станции EAR2 установки n_TOF в CERN, используя интенсивный источник нейтронов, чтобы смоделировать процесс захвата нейтронов ниобием-94 в звёздной среде. Руководитель эксперимента отметил, что высокая мгновенная плотность нейтронного потока на станции EAR2 имела решающее значение для регистрации слабого сигнала захвата нейтронов в образце ниобия-94. Результаты измерений показывают, что экспериментальные значения довольно близки к некоторым предыдущим теоретическим оценкам, что означает, что давнее расхождение между моделями и данными наблюдений звёздной пыли связано не в первую очередь с оценкой вероятности захвата нейтронов ниобием-94, а скорее с ограничениями ранних моделей звёзд. Исследователи отмечают, что когда новые экспериментальные результаты были включены в более совершенные модели звёзд, неопределённость моделей значительно снизилась, и им удалось воспроизвести обилие молибдена-94, наблюдаемое в древней звёздной пыли. Этот прогресс считается важным шагом в понимании нуклеосинтетического происхождения молибдена-94. Однако связанные вопросы ещё не полностью решены. Другая ключевая ветвь эволюционного пути ниобия-94 — β-распад — по-прежнему в основном опирается на теоретические оценки. Исследовательская группа заявила, что в будущем потребуются более точные экспериментальные измерения этого ядерного процесса, чтобы дополнительно прояснить происхождение молибдена-94 и углубить понимание механизмов образования тяжёлых элементов в звёздах.

2026-08-20