Международная команда измерила нейтронные реакции ниобия-94, объяснив аномальное содержание молибдена-94 в Солнечной системе

Международная команда физиков впервые провела всестороннее исследование взаимодействия нейтронов с изотопом ниобия-94. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters. Исследование показывает, что повышенное содержание молибдена-94 в первичном веществе Солнечной системы может быть объяснено серией ядерных реакций с участием нейтронов, протекающих внутри старых звёзд, без необходимости привлечения ранее неизвестных особых механизмов формирования.

Работу возглавил исследователь Национального института ядерной физики Италии Альберто·Менгони. Научная группа использовала установку n_TOF Европейской организации по ядерным исследованиям для проведения экспериментов, уделяя основное внимание отслеживанию взаимодействия нейтронов с атомами ниобия-94. Установка n_TOF предназначена для изучения структуры атомных ядер и механизмов формирования тяжёлых элементов, позволяя учёным более точно определять данные о ядерных реакциях с участием нейтронов.

В процессе звёздной эволюции элементы тяжелее железа обычно образуются в таких средах, как крупные умирающие звёзды или слияния нейтронных звёзд. Основной путь заключается в том, что ядра более лёгких элементов последовательно захватывают нейтроны и проходят через ряд ядерных реакций. Ранее учёные уже могли на этой основе оценивать соотношение содержания большинства тяжёлых элементов и их изотопов во Вселенной.

Однако в 2003 году при анализе образцов древнего метеорита Мёрчисон исследователи обнаружили, что содержание молибдена-94 в первичном веществе Солнечной системы значительно превышает теоретические расчёты. Эта “молибденовая аномалия” долгое время вызывала дискуссии, и ключевой вопрос заключался в том, означает ли она наличие неизвестных физических процессов внутри звёзд.

В ходе данного эксперимента были получены более точные данные о поведении захвата нейтронов ниобием-94. Ниобий-94 распадается с образованием молибдена-94, но он также может захватывать нейтрон и превращаться в ниобий-95. Ранее научное сообщество имело ограниченное представление о частоте этого конкурирующего процесса, что затрудняло точную оценку количества молибдена-94, образующегося в старых звёздах.

Результаты эксперимента показали, что молибден-94 действительно может образовываться в результате распада ниобия-94, причём частота соответствующего процесса выше, чем предсказывалось существующими теоретическими моделями. На основе этого научная группа пришла к выводу, что различие между измеренными и теоретическими значениями содержания молибдена-94 в первичном веществе Солнечной системы может быть объяснено новыми данными о ядерных реакциях, без необходимости предполагать участие дополнительных неизвестных физических механизмов в химической эволюции внутри звёзд.