s-процес (відангл.slow — повільний) — реакціїнуклеосинтезу, які полягають у послідовномузахопленні ядрами нейтронів. Процес названоповільним на відміну відr-процесу, тому що ядра із короткимиперіодами напіврозпаду, що утворюються у таких реакціях, здебільшого встигають зазнатиβ-розпаду перш ніж буде приєднано наступний нейтрон.
За сучасними уявленнями саме завдяки цьому процесу уВсесвіті утворилася основна кількість хімічних елементів, важчих відзаліза (добісмуту включно), а також деяка кількість ізотопіваргону такальцію[1].
Відповідний механізм нуклеосинтезу вперше описано у відомій праціМаргарет іДжеффрі Бербіджів,Фреда Хойла таВільяма Фаулера[2].
Необхідність s-процесу була виявлена на підставі відносної кількості ізотопів важких елементів за допомогою таблиціпоширеності елементівГанса Зюсса таГарольда Юрі 1956 року[3]. Ці дані показали піки поширеностістронцію,барію тасвинцю, які згідно зоболонковою моделлю ядра є особливо стабільними ядрами, подібно до того, якблагородні гази є хімічноінертними. Це можна було пояснити, якщо ядра створювались шляхом повільногозахоплення нейтронів, що робило більш розповсюдженими тімагічні ядра, які легше утворювались і складніше руйнувались в цьому процесі. Таблиця розподілу важких ізотопів між s-процесом іr-процесом була опублікована у відомійоглядовій статті B2FH у 1957 році[4]. Там також стверджувалося, що s-процес відбувається вчервоних гігантах. Особливо показовим був елементтехнецій, для якого період напіврозпаду найстабільнішого ізотопу становить 4,2 мільйона років, і який, тим не менш, був відкритий у зорях в 1952 році[5][6]Полом Мерріллом[7][8]. Оскільки вважалося, що цим зорям мільярди років, наявність технецію в їхній зовнішній атмосфері була прийнята за доказ його нещодавнього утворення.
Математична модель послідовного утворення все важчих ізотопів із ядер заліза була розроблена в 1961 році[9]. Ця робота показала, що жодне фіксоване значення потоку нейтронів не може пояснити спостережувану поширеність s-елементів, а натомість потрібен широкий діапазон таких значень. Серія робітДональда Клейтона у 1970-х роках[10][11][12][13][14][15] стала стандартною моделлю s-процесу і залишався такою, поки деталі нуклеосинтезу зірасимптотичної гілки гігантів не стали настільки просунутими, s-процес стати моделювати з точним урахуванням моделей зоряної структури. Важливі для розрахунків s-процесу вимірювання поперечних перерізів захоплення нейтронів провели Національна лабораторія Ок-Рідж 1965 році[16] і Центр ядерної фізики Карлсруе в 1982 році[17].
.svg)
Низка реакцій здебільшого починається з ядер так званогозалізного піку (залізо,нікель), оскількипоперечний переріз реакції захоплення нейтронів для легших ядер надто малий. Нестабільні ядра з короткими періодами життя зазнають β−-розпаду. Ядра, що мають порівняно довгі періоди напіврозпаду, можуть брати участь у подальших реакціях. Внаслідок процесу утворюються лише досить стабільні ядра.
Для ефективного перебігу s-процесу протрібна висока концентрація нейтронів (близько 1010 см−3). Утворення необхідної кількості нейтронів можуть забезпечити реакції:
Вони досить ефективно відбуваються за температури 108 K.
Додатковим джерелом нейтронів за такої температури можуть бути фотонейтронні реакції:
Їх роль зростає зі збільшенням температури.
Потрібні умови виникають у надрах зірасимптотичного відгалуження гігантів після перетворення у їх ядріводню нагелій, а гелію — навуглець (внаслідокпотрійної α-реакції). Джерелом утворення необхідної кількості14N слугують реакціїCNO-циклу, що відбуваються на межі між конвективною гелієвою оболонкою та зовнішнім шаром, багатим на водень.
Для утворення важких ядер відповідні умови мають підтримуватися протягом досить тривалого часу (тисячі років).Послідовність реакцій s-процесу припиняється із утвореннямсвинцю та бісмуту, оскільки елементи затомними номерами 84-89 (полоній,астат,радон,францій,радій таактиній) не мають досить стабільних ізотопів і зазнають швидкогоα-розпаду.
Утворення ядер з атомними номерами 90 і більше (торій,уран) вимагає більшої потужності нейтронних потоків, і відбувається уr-процесі.
| Радіоактивний розпад |  | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Нуклеосинтез |
| ||||||
| Інше | |||||||
