Papel B 2 FH -B2FH paper
El artículo B 2 FH fue un artículo científico histórico sobre el origen de los elementos químicos. El título del artículo es Síntesis de los elementos en las estrellas , pero se conoció como B 2 FH por las iniciales de sus autores: Margaret Burbidge , Geoffrey Burbidge , William A. Fowler y Fred Hoyle . Fue escrito entre 1955 y 1956 en la Universidad de Cambridge y Caltech , y luego se publicó en Reviews of Modern Physics en 1957.
El artículo B 2 FH revisó la teoría de la nucleosíntesis estelar y la apoyó con datos astronómicos y de laboratorio. Identificó los procesos de nucleosíntesis que son responsables de producir los elementos más pesados que el hierro y explicó sus abundancias relativas . El artículo se volvió muy influyente tanto en astronomía como en física nuclear .
Nucleosíntesis antes de 1957
Antes de la publicación del artículo B 2 FH, George Gamow defendió una teoría del Universo en la que casi todos los elementos químicos , o equivalentemente núcleos atómicos , se sintetizaron durante el Big Bang . La teoría de Gamow (que difiere de la teoría de la nucleosíntesis del Big Bang actual ) implicaría que la abundancia de elementos químicos permanecería mayoritariamente estática a lo largo del tiempo. Hans Bethe y Charles L. Critchfield habían demostrado que la conversión de hidrógeno en helio por fusión nuclear podría proporcionar la energía necesaria para impulsar las estrellas , al derivar la cadena protón-protón ( cadena pp) en 1938. Carl von Weizsäcker y Hans Bethe habían derivó independientemente el ciclo CNO en 1938 y 1939, respectivamente. Por lo tanto, Gamow y otros sabían que las abundancias de hidrógeno y helio no eran perfectamente estáticas. Según su punto de vista, la fusión en las estrellas produciría pequeñas cantidades de helio, añadiendo solo un poco a su abundancia desde el Big Bang. Esta energía nuclear estelar no requirió una nucleosíntesis estelar sustancial . Los elementos del carbono hacia arriba siguen siendo un misterio.
Fred Hoyle ofreció una hipótesis sobre el origen de los elementos pesados. Comenzando con un artículo en 1946, y ampliado en 1954, Hoyle propuso que todos los núcleos atómicos más pesados que el litio se sintetizan en estrellas . Ambas teorías coincidieron en que algunos núcleos ligeros (hidrógeno, helio y una pequeña cantidad de litio) no se producían en las estrellas, lo que se convirtió en la teoría ahora aceptada de la nucleosíntesis del Big Bang de H, He y Li.
Física en el papel
El artículo de B 2 FH era aparentemente un artículo de revisión que resumía los avances recientes en la teoría de la nucleosíntesis estelar . Sin embargo, fue más allá de simplemente revisar el trabajo de Hoyle, incorporando mediciones observacionales de abundancias elementales publicadas por los Burbidge y los experimentos de laboratorio de Fowler sobre reacciones nucleares. El resultado fue una síntesis de teoría y observación, que proporcionó evidencia convincente para la hipótesis de Hoyle.
La teoría predijo que la abundancia de elementos evolucionaría a lo largo del tiempo cosmológico, una idea que se puede comprobar mediante espectroscopía astronómica . Cada elemento tiene un conjunto característico de líneas espectrales , por lo que la espectroscopia estelar se puede utilizar para inferir la composición atmosférica de estrellas individuales. Las observaciones indican una fuerte correlación negativa entre el contenido inicial de elementos pesados de una estrella (conocido como metalicidad ) y su edad. Las estrellas formadas más recientemente tienden a tener una mayor metalicidad.
El Universo primitivo consistió solo en los elementos ligeros formados durante la nucleosíntesis del Big Bang . La estructura estelar y el diagrama de Hertzsprung-Russell indican que la duración de la vida de una estrella depende en gran medida de su masa inicial, siendo las estrellas más masivas de muy corta duración y las menos masivas de mayor duración. El artículo B 2 FH argumentó que cuando una estrella muere, enriquecerá el medio interestelar con 'elementos pesados' (en este caso todos los elementos más pesados que el litio), a partir de los cuales se forman estrellas más nuevas.
El artículo B 2 FH describió aspectos clave de la física nuclear y la astrofísica involucrados en cómo las estrellas producen estos elementos pesados. Al escudriñar la tabla de nucleidos , los autores identificaron diferentes ambientes estelares que podrían producir los patrones de abundancia isotópica observados y los procesos nucleares que deben ser responsables de ellos. Los autores invocan procesos de la física nuclear, ahora conocido como el proceso p , r-proceso , y s-proceso , a la cuenta para los elementos más pesados que el hierro . La abundancia de estos elementos pesados y sus isótopos es aproximadamente 100.000 veces menor que la de los elementos principales, lo que apoyó la hipótesis de Hoyle de 1954 sobre la fusión nuclear dentro de las capas ardientes de estrellas masivas.
B 2 FH describió y analizó exhaustivamente la nucleosíntesis de los elementos más pesados que el hierro mediante la captura dentro de las estrellas de neutrones libres. Avanzó mucho menos en la comprensión de la síntesis de elementos muy abundantes desde el silicio hasta el níquel. En el documento no incluye el proceso de carbono de leña , el proceso de quema de oxígeno y el proceso de silicio de leña , cada uno de los cuales contribuyen a los elementos a partir de magnesio al níquel. Hoyle ya había sugerido que la nucleosíntesis de supernova podría ser responsable de esto en su artículo de 1954. Donald D. Clayton ha atribuido el menor número de citas al artículo de Hoyle de 1954 en comparación con B 2 FH como una combinación de factores: la dificultad de digerir el artículo de Hoyle de 1954 incluso para sus coautores de B 2 FH, y entre los astrónomos en general; a que Hoyle haya descrito su ecuación clave sólo con palabras en lugar de escribirla de manera destacada en su artículo; ya la revisión incompleta de Hoyle del borrador B 2 FH.
Redacción del artículo
El físico nuclear de Caltech William Alfred Fowler usó su permiso sabático para visitar Hoyle en Cambridge de 1954 a 1955. La pareja invitó a Margaret Burbidge y Geoffrey Burbidge a unirse a ellos en Cambridge, ya que la pareja había publicado recientemente un extenso trabajo sobre abundancias estelares que serían necesarias. para probar la hipótesis de Hoyle. El cuarteto colaboró en varios proyectos mientras estuvo en Cambridge; Fowler y Hoyle comenzaron a trabajar en una revisión que se convertiría en B 2 FH. Fowler regresó a Caltech con el trabajo lejos de estar completo y alentó a los Burbid a unirse a él en California. Ambos Burbidges tenían puestos temporales creados para ellos en 1956 en Caltech por Fowler para este propósito. El primer borrador completo fue completado por Burbidges en 1956 en Caltech, después de agregar extensas observaciones astronómicas y datos experimentales para respaldar la teoría. Margaret Burbidge, la primera autora del artículo , completó gran parte del trabajo mientras estaba embarazada.
Algunos han supuesto que Fowler era el líder del grupo porque la redacción y la presentación para su publicación se realizaron en Caltech en 1956, pero Geoffrey Burbidge ha declarado que esto es un concepto erróneo. Fowler, aunque era un físico nuclear consumado, todavía estaba aprendiendo la teoría de Hoyle en 1955 y luego afirmó que Hoyle era el líder intelectual. Los Burbid también aprendieron la teoría de Hoyle durante 1954-1955 en Cambridge. "No había ningún líder en el grupo", escribió G. Burbidge en 2008, "todos hicimos contribuciones sustanciales".
Reconocimiento
B 2 FH llamó la atención científica sobre el campo de la astrofísica nuclear . Al revisar la teoría de la nucleosíntesis estelar y apoyarla con evidencia observacional, B 2 FH estableció firmemente la teoría entre los astrónomos.
Fowler recibió la mitad del Premio Nobel de Física de 1983 , que a veces se ha dicho erróneamente que fue por sus contribuciones a B 2 FH. El comité del Nobel declaró que el premio era para las décadas de trabajo experimental de Fowler sobre las tasas de reacciones termonucleares en núcleos estelares. Las contribuciones de Fowler a B 2 FH incluyen la física nuclear de la s -process y el r -process . Algunos han argumentado que Fred Hoyle merecía un reconocimiento similar por su trabajo teórico sobre el tema y sostienen que sus puntos de vista poco ortodoxos sobre el Big Bang le impidieron recibir una parte del Premio Nobel. Geoffrey Burbidge escribió en 2008, "Hoyle debería haber sido galardonado con un Premio Nobel por este y otros trabajos. Sobre la base de mi correspondencia privada, creo que una de las principales razones de su exclusión fue que se creía que WA Fowler era el líder de la grupo." Burbidge afirmó que esta percepción no es cierta y señaló los artículos anteriores de Hoyle de 1946 y 1954. Burbidge dijo que "el trabajo de Hoyle ha sido subcitado en parte porque fue publicado en una revista astrofísica, y una nueva además (el primer volumen , de hecho), mientras que B 2 FH se publicó en una revista de física bien establecida, Reviews of Modern Physics . Cuando se escribió por primera vez B 2 FH, los preprints se distribuyeron ampliamente a la comunidad de física nuclear . Willy Fowler era muy conocido como un líder en esa comunidad, y el Instituto de Tecnología de California ya tenía una oficina de noticias que sabía cómo correr la voz ".
En 2007 se llevó a cabo una conferencia en Caltech en Pasadena, California para conmemorar el 50 aniversario de la publicación de B 2 FH, donde Geoffrey Burbidge presentó comentarios sobre la redacción de B 2 FH.
Ver también
Otras lecturas
- Burbidge, E. Margaret; Burbidge, GR; Fowler, William A .; Hoyle, F. (1957). "Síntesis de los elementos en estrellas" . Reseñas de Física Moderna . 29 (4): 547–650. Código Bibliográfico : 1957RvMP ... 29..547B . doi : 10.1103 / RevModPhys.29.547 .