Нуклеосинтез во Вселенной [Борис Саркисович Ишханов] (doc) читать постранично

Б.C. Ишханов, И.М. Капитонов, И.А. Тутынь "Нуклеосинтез во вселенной"
М., Изд-во Московского университета. 1998.
Содержание

Предисловие
1. Введение
2. Распространенность элементов
3. Основные характеристики звезд
Рождение звезды
Теорема о вириале
Ядерные реакции в звездах
4. Горение водорода
Протон-протонная цепочка
CNO-цикл
Ne-цикл и Mg-Al-цикл
5. Поиск солнечных нейтрино
Хлорный детектор
Галлиевый детектор
Метод регистрации нейтрино с помощью черенковского излучения
6. Горение гелия. Красные гиганты
7. Горение углерода и кислорода
8. Горение кремния
9. Реакции под действием нейтронов s - процесс
10. Нуклеосинтез в сверхновых. Конечные стадии эволюции звезд
Белый карлик
Нейтронная звезда
Черная дыра
11. Реакции под действием нейтронов. r - процесс
12. Обойденные ядра
13. Дозвездная стадия эволюции вселенной
Происхождение вещества
14. Образование легчайших ядер 2H, He, Li, Be, B
Проблема Li, Be, B
15. Нуклеосинтез в современную эпоху
16. Заключение
Космическая шкала времени
Распространенность элементов
Литература

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время мы можем судить о том как устроена Вселенная вплоть до масштабов расстояний порядка 10-20 млрд. световых лет. То, что мы видим - это области очень компактной концентрации материи (горящие и угасшие звезды вместе с планетными системами, объединенные в галактики) и огромные пространства “пустоты” между ними. И все это заполнено веществом и излучением (включая нейтрино). Вещество концентрируется в звездах и планетах главным образом в виде нуклидов (атомных ядер с различным числом Z протонов и N нейтронов) девяноста двух химических элементов от водорода (Z = 1) до урана (Z = 92). Все разнообразие ядерного состава Вселенной сводится примерно к 300 нуклидам и современный уровень науки позволяет объяснить историю появления этих нуклидов и их распространенность.
Целью этой книги является изложение современных взглядов и сведений о синтезе ядер (нуклеосинтезе) в процессе рождения и эволюции Вселенной. Прогресс в этой области науки связан с достижениями физики ядра и элементарных частиц. Оказалось, что именно законы микромира позволяют понять то, что происходит во Вселенной. Это единство микро- и макрокосмоса - замечательный и поучительный пример внутреннего единства Природы.
Для того, чтобы понять содержание книги, достаточно лишь начальных сведений о квантовой механике, а также знаний по физике ядра и частиц в объеме университетского общего курса физики. Необходимый для освоения книги уровень достигается студентами физического факультета МГУ к концу 3-го курса.
В книге имеются все нужные для её восприятия сведения из астрофизики. В ней много цифр, рисунков и таблиц, что придает ей характер справочника.
В целом авторы стремились написать книгу так, чтобы она отвечала требованиям университетского физического образования.

1. ВВЕДЕНИЕ
    В 1919 г. Резерфорду впервые удалось превратить атомное ядро одного химического элемента в другое. При облучении ядер изотопа 14N α-частицами было обнаружено появление протонов. Это означало, что происходила ядерная реакция :
14N + α  → 17O + p.
Элемент 14N превращался в 17O.
    Окружающий нас мир состоит из различных химических элементов. Как образовались эти элементы в естественных условиях? В настоящее время общепризнанной является точка зрения, что элементы, из которых состоит Солнечная система, образовались в ходе звездной эволюции. С чего начинается образование звезды? По современным оценкам только наша галактика - Млечный Путь насчитывает около 100 млрд звезд. Звезды рождаются и в современную эпоху спустя 10-20 млрд лет после образования Вселенной. Звезды конденсируются под действием гравитационных сил из гигантских газовых молекулярных облаков (термин “молекулярный” означает, что газ состоит в основном из вещества в молекулярной форме). Масса вещества, сосредоточенного в молекулярных облаках, составляет значительную часть всей массы галактик. Эти газовые облака первичного вещества состоят преимущественно из ядер водорода. Небольшую примесь составляют ядра гелия, образовавшиеся в результате первичного нуклеосинтеза в дозвездную эпоху. Большая туманность Орион - пример такого облака. Облако видимо потому, что оно освещено ближайшими звездами. Звезды образуются из отдельных неоднородностей в гигантском молекулярном облаке. Эти неоднородности имеют специальное название - компактные зоны. Типичные компактные зоны имеют размер порядка нескольких световых месяцев, плотность 3·104 молекул водорода в 1 см3 и температуру ~10 K. Сжатие компактной зоны начинается с коллапса внутренней части, т.е. со свободного падения вещества в центре зоны. Гравитационная сила сближает атомы так, что сгустки становятся меньше и плотнее. “Падая” на центр притяжения, молекулы приобретают