ОТКУДА В НАШЕЙ ГАЛАКТИКЕ ПЛУТОНИЙ?

ОТКУДА В НАШЕЙ ГАЛАКТИКЕ ПЛУТОНИЙ?

Группа исследователей из Еврейского Университета в Иерусалиме предлагает решение так называемой галактической загадки радиоактивного плутония.

Весь плутоний, который в настоящее время применяется на Земле для нужд ядерной энергетики, получается искусственным путем, однако оказывается, что этот элемент также может образовываться естественным путем (хотя и не на Земле).

Доктор Кента Хотокезака (Kenta Hotokezaka) заявляет, что одной из тайн природы, связанных с тяжелыми элементами, является протекающее в природе образование тяжелых элементов в процессах быстрого захвата нейтронов (так называемый r-процесс нуклеосинтеза).

Рисунок из Nature Physics, 2015; 1042 DOI: 10.1038/nphys3574

Плутоний представляет собой радиоактивный элемент. Известно около 20 изотопов плутония, все они радиоактивны. Самым долгоживущим из них является плутоний-244, с периодом полураспада 80,8 млн. лет; плутоний-242 имеет более короткий период полураспада — 372300 лет; плутоний-239 – 24110 лет. Все остальные изотопы имеют период полураспада меньше 7 тыс. лет. Обнаружение плутония-244 в окружающей среде может говорить о том, что плутоний мог образовываться в результате астрофизических процессов сравнительно недавно (если, конечно брать для измерения астрономическую шкалу событий), и его источник может быть расположен в относительной близости (опять же в космических масштабах) от нас.

Несколько лет назад было обнаружено, что в молодой Солнечной системе содержалось значительное количество плутония-244. Учитывая короткое время жизни плутония-244, весь этот нуклид успел распасться за 4 с лишним миллиарда лет существования Солнечной системы, однако в настоящее время мы можем наблюдать продукты его распада – дочерние ядра.

Последние измерения содержания плутония-244, в том числе включающие анализ космического материала, падающего на Землю и накапливающегося в донных отложениях морей и океанов, позволяют предположить, что за последние 100 миллионов лет лишь небольшое количество плутония-244 достигло Земли. Это обстоятельство коренным образом противоречит его присутствию в материале, из которого формировалась Солнечная система, поэтому природа галактического радиоактивного плутония до сих пор остается загадкой.

Исследователи из Еврейского Университета показали, что наблюдающееся противоречие можно объяснить тем, что источником радиоактивного плутония (как, впрочем, и других редких элементов, таких как золото и уран) может быть слияние/столкновение двойных нейтронных звезд. Такое слияние является крайне редким астрономическим событием, однако в результате таких коллизий происходит образование больших количеств тяжелых элементов.

Предложенная модель решения плутониевой загадки заключается в том, что такое слияние нейтронных звезд в окрестностях Солнечной системы могло произойти в течение первых ста миллионов лет ее формирования, что и привело к появлению больших количеств плутония-244 в молодой Солнечной системе.

Источник: Nature Physics, 2015; 1042 DOI: 10.1038/nphys3574