B²FH (полное название Synthesis of the Elements in Stars) — научная статья, посвящённая ядерным реакциям в звёздах и образованию элементов во Вселенной. Опубликована в 1957 году и является одной из наиболее цитируемых[англ.] статей по астрофизике. Сокращённое название статьи составлено по первым буквам фамилий её авторов: это Маргерит и Джефри Бербидж, Уильям Фаулер и Фред Хойл.
Предыстория
В 1946 году Георгий Гамов и Фред Хойл независимо друг от друга опубликовали две научные статьи, в которых рассматривали вопрос возникновения химических элементов во Вселенной[1][2]. Гамов утверждал, что химические элементы в первую очередь возникли вскоре после возникновения Вселенной при первичном нуклеосинтезе, а Хойл считал, что химические элементы в основном возникают в звёздах. До начала 1950-х годов гораздо большей поддержкой пользовалась теория Гамова — возникновение тяжёлых элементов в звёздах казалось маловероятным, поскольку для их синтеза требовались температуры на два порядка больше, чем в звёздах главной последовательности. Однако впоследствии и в теории Гамова обнаружились проблемы: наблюдаемый химический состав Вселенной был слишком неоднороден для такого повсеместного нуклеосинтеза, кроме того, отсутствие стабильных ядер с массовыми числами 5 и 8 делало практически невозможным синтез элементов с бо́льшими массовыми числами — по современным представлениям при первичном нуклеосинтезе сформировались лишь некоторые лёгкие ядра[3][4].
В 1950-е годы становились известными различные возможные ядерные реакции в звёздах: например, в 1952 году Эдвин Солпитер открыл возможность превращения в термоядерных реакциях гелия в углерод, а в 1953—1954 годах было открыто ядерное горение углерода и кислорода. Важную роль также сыграло обнаружение в 1952 году технеция в некоторых звёздах (названных технециевыми): изотопы этого элемента имеют период полураспада не более 4⋅106 лет, поэтому стало очевидным, что в звёздах образуются тяжёлые элементы и в некоторых случаях попадают на их поверхность[3].
Идея и написание статьи
Авторы будущей статьи стали работать вместе после того, как Маргерит и Джефри Бербидж в 1953 году изучили спектры некоторых пекулярных звёзд с аномальным содержанием некоторых химических элементов. Их данными впоследствии заинтересовался Уильям Фаулер, а затем к ним присоединился Фред Хойл. Первоначально они стали исследовать s-процесс нейтронного захвата, которым ожидали объяснить наблюдаемый химический состав[4].
Хойл был автором идеи звёздного нуклеосинтеза и после публикации первой статьи в 1946 году написал ещё одну в 1954[5]. Статья B²FH ссылается в том числе и на его работы, но в B²FH не был главным автором ни Хойл, ни кто-либо ещё: все четыре автора проделали сопоставимую работу[6].
Статья
Под названием «Synthesis of the Elements in Stars» научная статья была опубликована в 1957 году в журнале Reviews of Modern Physics. Статья более известна под названием B²FH, которое составлено по первым буквам фамилий её авторов (англ. Burbidge, Fowler, Hoyle)[3][7].
B²FH представляет собой обзорную статью[англ.], в которой сведены воедино разрозненные данные о ядерных реакциях в звёздах, как теоретические, так и наблюдательные. Также были получены некоторые новые результаты, например, были проведены некоторые расчёты для s- и r-процессов. В статье с хорошей точностью объяснено происхождение большинства химических элементов во Вселенной: ядерными реакциями в звёздах не удалось объяснить лишь возникновение дейтерия, гелия-3, гелия-4 и лития-7. Эти элементы, как впоследствии выяснилось, возникли при первичном нуклеосинтезе вскоре после Большого взрыва[3][4].
В статье также введены названия для различных процессов, помимо горения водорода и гелия[3][7]:
- Альфа-процесс, при котором ядра углерода или некоторых более тяжёлых элементов могут захватывать альфа-частицы;
- e-процесс, происходящий в сверхновых, при котором прямые и обратные реакции приходят в равновесие и формируются элементы железного пика;
- s-процесс и r-процесс, при которых происходит «медленный» и «быстрый» захват нейтронов соответственно;
- p-процесс, при котором происходит захват протонов;
- x-процесс, объединяющий неизвестные авторам реакции, в которых должны были возникать дейтерий, гелий и литий.
Признание
Статья B²FH стала одной из важнейших и наиболее цитируемых статей по астрофизике[8]. На май 2022 года она имеет более 2600 цитирований[англ.][9]. Среди астрофизиков даже возникла шутка: «Ранняя Вселенная создала водород и гелий, а Бербидж, Бербидж, Фаулер и Хойл создали всё остальное»[10].
В 1983 году Нобелевскую премию по физике разделили Фаулер и Субраманьян Чандрасекар. Фаулер был удостоен премии «за теоретические и экспериментальные исследования ядерных реакций, формирование химических элементов во Вселенной». Сам Фаулер считал несправедливым, что Хойл не получил премию, поскольку именно Хойл был автором идеи статьи[11].
Примечания
- ↑ Hoyle F. The synthesis of the elements from hydrogen (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — L.: Royal Astronomical Society, 1946. — 1 January (vol. 106). — P. 343. — ISSN 0035-8711. — doi:10.1093/mnras/106.5.343. Архивировано 18 ноября 2021 года.
- ↑ Gamow G. Expanding Universe and the Origin of Elements (англ.) // Physical Review. — N. Y.: American Physical Society, 1946. — 1 October (vol. 70). — P. 572–573. — ISSN 1536-6065. — doi:10.1103/PhysRev.70.572.2. Архивировано 9 мая 2022 года.
- ↑ 1 2 3 4 5 Wallerstein G., Iben I. J., Parker P., Boesgaard A. M., Hale G. M. Synthesis of the elements in stars: forty years of progress (англ.) // Reviews of Modern Physics. — N. Y.: The American Physical Society, 1997. — 1 October (vol. 69). — P. 995—1084. — ISSN 0034-6861. — doi:10.1103/RevModPhys.69.995. Архивировано 2 февраля 2014 года.
- ↑ 1 2 3 Burbidge G. B²FH, the Cosmic Microwave Background and Cosmology* (англ.) // Publications of the Astronomical Society of Australia[англ.]. — Melbourne: Cambridge University Press, 2008. — Vol. 25. — P. 30—35. — ISSN 1323-3580. — doi:10.1071/AS07029. Архивировано 13 июня 2017 года.
- ↑ Hoyle F. On Nuclear Reactions Occuring in Very Hot STARS.I. the Synthesis of Elements from Carbon to Nickel. (англ.) // The Astrophysical Journal Supplement Series. — Bristol: IOP Publishing, 1954. — 1 September (vol. 1). — P. 121. — ISSN 0067-0049. — doi:10.1086/190005. Архивировано 8 марта 2022 года.
- ↑ Burbidge G. Hoyle's Role in B 2 FH (англ.) // Science. — Washington: American Association for the Advancement of Science, 2008. — 14 March (vol. 319, iss. 5869). — P. 1484–1484. — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203. — doi:10.1126/science.319.5869.1484b. Архивировано 9 мая 2022 года.
- ↑ 1 2 B²FH, 1957.
- ↑ Cecilia: The Tale of Two Elements (англ.). The Oxford Scientist. Oxf.: Oxford Univ. Press (26 ноября 2019). Дата обращения: 8 мая 2022. Архивировано 3 декабря 2021 года.
- ↑ Papers that cite Synthesis of the Elements in Stars. NASA ADS. Washington: NASA. Дата обращения: 8 мая 2022. Архивировано 8 октября 2020 года.
- ↑ Trimble V. E. Margaret Burbidge (1919—2020) (англ.) // Nature. — N. Y.: Springer Nature, 2020. — 27 April (vol. 580, iss. 7805). — P. 586—586. — doi:10.1038/d41586-020-01224-9. Архивировано 8 мая 2022 года.
- ↑ Сурдин В. Г. Большой взрыв сэра Фреда Хойла • Библиотека. «Элементы». Дата обращения: 8 мая 2022. Архивировано 7 октября 2021 года.
Ссылки
- Burbidge M. E., Burbidge G. R., Fowler W. A., Hoyle F. Synthesis of the Elements in Stars (англ.) // Reviews of Modern Physics. — 1957. — Vol. 29. — P. 547–650. — ISSN 0034-6861. — doi:10.1103/RevModPhys.29.547.
Эта страница в последний раз была отредактирована 31 мая 2024 в 11:47.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.