Экзотический бета-распад таллия помог уточнить время рождения Солнца
Вы когда-нибудь задумывались, сколько времени потребовалось нашему Солнцу, чтобы сформироваться в его звездных яслях? Ученые 37 институтов из 12 стран нашли ответ на этот вопрос — причем экспериментальным путем, о чем рассказали в Nature.
По приблизительным расчетам, образование нашего светила из молекулярного облака-прародителя заняло десятки миллионов лет. Такие оценки выводятся на основе долгоживущих радионуклидов, образовавшихся непосредственно перед рождением Солнца — их следы находят в метеоритах.
Идеально подходящий для изучения эволюции звезд изотоп — свинец-205, потому что он образуется исключительно в результате астрофизического s-процесса (медленного захвата нейтронов) и не загрязнен продуктами других типов нуклеосинтеза.
Атомарный 205Pb распадается до 205Tl, и энергетическая разница между ними столь мала, что эту реакцию можно сделать обратимой, отобрав у свинца все электроны. Именно так происходит в звездах, где температуры в несколько сотен миллионов Кельвинов достаточно для полной ионизации атомов. Количество звездного 205Pb зависит от скорости распада, но в лабораторных условиях ее измерить сложно, потому что 205Tl стабилен.
Распад таллия-205 энергетически возможен только в одной форме — так называемый бета-распад в связанное состояние, когда вылетевший из ядра электрон остается на одной из орбиталей оболочки.
Условия для такого экзотического распада и, самое главное, измерения его результатов, возможны только в одном месте в мире — тяжелоионном экспериментальном накопительном кольце с сепаратором фрагментов в Центре по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца в Германии.
Полученные там экспериментальные данные подставили в современные астрофизические модели.
«Измеренная скорость распада позволяет нам с уверенностью предсказать, сколько 205Pb производится в звездах и попадает в газовое облако, которое сформировало наше Солнце. Сравнивая с количеством 205Pb из метеоритов, получаем временной интервал для формирования Солнца из молекулярного облака-прародителя в десять-двадцать миллионов лет», — пояснила Мария Лугаро из обсерватории Конкоя Венгерской академии наук.
Эти результаты наглядно показывают уникальные возможности ускорителей тяжелых ионов, позволяющих перенести Вселенную в лабораторию.
