«Космические взрывы такого масштаба и более крупных породили множество атомов в наших телах», — говорит Кристофер Вреде из Университета штата Мичиган, выступавший на заседании Американской ассоциации содействия развитию науки. Безопасный способ изучать эти события в лабораториях на Земле — исследовать экзотические ядра или «редкие изотопы», которые на них влияют.«Астрономы наблюдают за взрывающимися звездами, а астрофизики моделируют их на суперкомпьютерах», — сказал Вреде, доцент кафедры физики Национальной лаборатории сверхпроводящих циклотронов МГУ. «В NSCL, а в будущем и на установке для пучков редких изотопов, мы можем измерять ядерные свойства, которые вызывают взрывы звезд, и синтезировать химические элементы, что является важным исходным материалом для моделей.
Редкие изотопы подобны ДНК взрывающейся звезды ".В своей презентации Вреде объяснил, как редкие изотопы производятся и изучаются в NSCL МГУ, и как они проливают свет на эволюцию видимой материи во Вселенной.
«Редкие изотопы помогут нам понять, как звезды переработали часть водорода и гелия, образовавшегося в результате Большого взрыва, в элементы, из которых состоят твердые планеты и жизнь», — сказал Вреде. «Эксперименты на установках с пучками редких изотопов начинают предоставлять подробную информацию по ядерной физике, необходимую для понимания нашего происхождения».В недавнем эксперименте команда Вреде исследовала звездное образование радиоактивного изотопа алюминия-26, присутствующего в Млечном Пути. Введение алюминия-26 в туманность, которая сформировала Солнечную систему, могло повлиять на количество воды на Земле.
Используя пучок редких изотопов, созданный в NSCL, команда определила последнюю неизвестную скорость ядерной реакции, влияющую на производство алюминия-26 в классических новых.Они пришли к выводу, что до 30 процентов может быть произведено в новых звездах, а остальное должно быть произведено из других источников, таких как сверхновые.Будущие исследования теперь могут быть сосредоточены на подсчете количества новых звезд в галактике за год, моделировании гидродинамики новых звезд и изучении других источников в полных ядерных деталях.
Чтобы охватить более экстремальные астрофизические явления, ученые-ядерщики продолжают совершенствовать свои технологии и методы. Традиционно для измерения ядерных реакций использовались стабильные ионные пучки. Например, бомбардировка алюминиевой фольги пучком протонов может привести к образованию атомов кремния.
Однако взрывающиеся звезды образуют радиоактивные изотопы алюминия, которые распадаются на другие элементы слишком быстро, чтобы сделать из них фольгированную мишень.«С помощью FRIB мы обратим этот процесс; мы создадим пучок радиоактивных ионов алюминия и будем использовать его для бомбардировки протонной мишени», — сказал Вреде. «Как только FRIB будет запущен, мы сможем измерить гораздо больше ядерных реакций, влияющих на взрывающиеся звезды».