p-processus - p-process

Le terme p-process ( p pour proton ) est utilisé de deux manières dans la littérature scientifique concernant l' origine astrophysique des éléments ( nucléosynthèse ). À l'origine, il faisait référence à un processus de capture de protons qui est la source de certains isotopes naturels déficients en neutrons des éléments allant du sélénium au mercure . Ces nucléides sont appelés noyaux p et leur origine n'est pas encore complètement comprise. Bien qu'il ait été montré que le processus suggéré à l'origine ne peut pas produire les noyaux p, plus tard, le terme processus p a parfois été utilisé pour désigner généralement tout processus de nucléosynthèse supposé être responsable des noyaux p.

Souvent, les deux sens sont confondus. La littérature scientifique récente suggère donc d'utiliser le terme processus p uniquement pour le processus de capture de protons proprement dit, comme il est d'usage avec d'autres processus de nucléosynthèse en astrophysique.

Le processus p de capture de protons

Les nucléides riches en protons peuvent être produits en ajoutant séquentiellement un ou plusieurs protons à un noyau atomique . Une telle réaction nucléaire de type (p,γ) est appelée réaction de capture de protons . En ajoutant un proton à un noyau, l' élément est modifié car l'élément chimique est défini par le nombre de protons d'un noyau. Dans le même temps, le rapport protons/ neutrons est modifié, ce qui entraîne un isotope plus déficient en neutrons de l'élément suivant. Cela a conduit à l'idée originale de la production de noyaux p : les protons libres (les noyaux des atomes d' hydrogène sont présents dans les plasmas stellaires ) devraient être capturés sur des noyaux lourds ( noyaux germes ) également déjà présents dans le plasma stellaire (précédemment produits dans le s -process et/ou r -process ).

De telles captures de protons sur des nucléides stables (ou presque stables), cependant, ne sont pas très efficaces pour produire des noyaux p, en particulier les plus lourds, car la charge électrique augmente avec chaque proton ajouté, entraînant une répulsion accrue du prochain proton à être ajouté, selon la loi de Coulomb . Dans le contexte des réactions nucléaires, cela s'appelle une barrière de Coulomb . Plus la barrière de Coulomb est élevée, plus un proton a besoin d' énergie cinétique pour s'approcher d'un noyau et être capturé par celui-ci. L'énergie moyenne des protons disponibles est donnée par la température du plasma stellaire. Même si cette température pouvait être augmentée arbitrairement (ce qui n'est pas le cas dans les environnements stellaires), les protons seraient retirés d'un noyau plus rapidement par photodésintégration qu'ils ne pourraient être capturés à haute température. Une alternative possible serait de disposer d'un très grand nombre de protons pour augmenter le nombre effectif de captures de protons par seconde sans avoir à trop élever la température. De telles conditions, cependant, ne se trouvent pas dans les supernovae à effondrement de cœur qui étaient censées être le site du processus p.

Les captures de protons à des densités de protons extrêmement élevées sont appelées processus de capture rapide de protons . Ils se distinguent du processus p non seulement par la haute densité de protons requise, mais aussi par le fait que des radionucléides à très courte durée de vie sont impliqués et que le chemin de réaction est situé à proximité de la ligne de goutte à goutte des protons . Les processus de capture rapide de protons sont le processus rp , le processus p et le processus pn .

Histoire

Le terme processus p a été initialement proposé dans le célèbre article B 2 FH en 1957. Les auteurs ont supposé que ce processus était le seul responsable des noyaux p et ont proposé qu'il se produise dans la couche d'hydrogène (voir aussi évolution stellaire ) d'un étoile explosant comme une supernova de type II . Il a été montré plus tard que les conditions requises ne sont pas trouvées dans de telles supernovae.

En même temps que B 2 FH, Alastair Cameron a réalisé indépendamment la nécessité d'ajouter un autre procédé de nucléosynthèse à la nucléosynthèse par capture de neutrons mais a simplement mentionné les captures de protons sans attribuer un nom spécial au procédé. Il a également pensé à des alternatives, par exemple la photodésintégration (appelée aujourd'hui le processus γ ) ou une combinaison de processus p et de photodésintégration.

Voir également

Les références