p-proceso - p-process

El término proceso p ( p para protón ) se utiliza de dos formas en la literatura científica sobre el origen astrofísico de los elementos ( nucleosíntesis ). Originalmente se refería a un proceso de captura de protones que es la fuente de ciertos isótopos deficientes en neutrones que ocurren naturalmente de los elementos desde el selenio hasta el mercurio . Estos nucleidos se denominan núcleos p y su origen aún no se comprende por completo. Aunque se demostró que el proceso sugerido originalmente no puede producir los núcleos p, más adelante el término proceso p se usó a veces para referirse generalmente a cualquier proceso de nucleosíntesis que se suponía que era responsable de los núcleos p.

A menudo, los dos significados se confunden. Por lo tanto, la literatura científica reciente sugiere usar el término proceso p solo para el proceso real de captura de protones, como es habitual con otros procesos de nucleosíntesis en astrofísica.

El proceso p de captura de protones

Los nucleidos ricos en protones se pueden producir agregando secuencialmente uno o más protones a un núcleo atómico . Esta reacción nuclear de tipo (p, γ) se denomina reacción de captura de protones . Al agregar un protón a un núcleo, el elemento cambia porque el elemento químico se define por el número de protones de un núcleo. Al mismo tiempo, se cambia la proporción de protones a neutrones , lo que da como resultado un isótopo más deficiente en neutrones del siguiente elemento. Esto llevó a la idea original para la producción de p-núcleos: los protones libres (los núcleos de los átomos de hidrógeno están presentes en los plasmas estelares ) deberían capturarse en los núcleos pesados ​​( núcleos semilla ) también presentes en el plasma estelar (previamente producido en el s -proceso y / o r -proceso ).

Sin embargo, tales capturas de protones en nucleidos estables (o casi estables) no son muy eficientes en la producción de núcleos p, especialmente los más pesados, porque la carga eléctrica aumenta con cada protón agregado, lo que lleva a una mayor repulsión del siguiente protón que se agregado, de acuerdo con la ley de Coulomb . En el contexto de las reacciones nucleares, esto se denomina barrera de Coulomb . Cuanto más alta es la barrera de Coulomb, más energía cinética requiere un protón para acercarse a un núcleo y ser capturado por él. La energía media de los protones disponibles viene dada por la temperatura del plasma estelar. Incluso si esta temperatura pudiera aumentarse arbitrariamente (lo que no es el caso en entornos estelares), los protones se eliminarían más rápido de un núcleo por fotodisintegración de lo que podrían capturarse a alta temperatura. Una posible alternativa sería disponer de una gran cantidad de protones para aumentar la cantidad efectiva de capturas de protones por segundo sin tener que elevar demasiado la temperatura. Sin embargo, tales condiciones no se encuentran en las supernovas de colapso del núcleo que se suponía que eran el sitio del proceso p.

Las capturas de protones a densidades de protones extremadamente altas se denominan procesos de captura rápida de protones . Se diferencian del proceso p no solo por la alta densidad de protones requerida, sino también por el hecho de que están involucrados radionucleidos de vida muy corta y la ruta de reacción está ubicada cerca de la línea de goteo de protones . Los procesos de captura de protones rápidos son el proceso rp , el proceso νp , y el proceso pn .

Historia

El término proceso p fue propuesto originalmente en el famoso artículo B 2 FH en 1957. Los autores asumieron que este proceso era el único responsable de los núcleos p y propusieron que ocurre en la capa de hidrógeno (ver también evolución estelar ) de un estrella explotando como una supernova de tipo II . Más tarde se demostró que las condiciones requeridas no se encuentran en tales supernovas.

Al mismo tiempo que B 2 FH, Alastair Cameron se dio cuenta de forma independiente de la necesidad de agregar otro proceso de nucleosíntesis a la nucleosíntesis de captura de neutrones, pero simplemente mencionó las capturas de protones sin asignar un nombre especial al proceso. También pensó en alternativas, por ejemplo, la fotodisintegración (llamada hoy proceso γ ) o una combinación de proceso p y fotodisintegración.

Ver también

Referencias