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 (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 . 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 .

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⋅10 ⁶ лет, поэтому стало очевидным, что в звёздах образуются тяжёлые элементы и в некоторых случаях попадают на их поверхность .

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 .

Хойл был автором идеи звёздного нуклеосинтеза и после публикации первой статьи в 1946 году написал ещё одну в 1954 . 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 .

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 ) .

B²FH представляет собой (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 .

В статье также введены названия для различных процессов, помимо горения водорода и гелия :

• Альфа-процесс , при котором ядра углерода или некоторых более тяжёлых элементов могут захватывать альфа-частицы ;
• , 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 . На май 2022 года она имеет более 2600 (англ.) ( . Среди астрофизиков даже возникла шутка: «Ранняя Вселенная создала водород и гелий , а Бербидж, Бербидж, Фаулер и Хойл создали всё остальное» .

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 .

Примечания

Ссылки

• Burbidge M. E. , Burbidge G. R. , Fowler W. A. , Hoyle F. (англ.) // Reviews of Modern Physics . — 1957. — Vol. 29 . — P. 547–650 . — ISSN . — doi : .