第25卷第2期
2010年6月济宁育才分校
邢台学院
JOURNALOFXINGTAIUNIVERSITY
V o1.25.No.2
Jun.2010
r一过程的天体物理环境
刘水利
(邢台学院初等教育学院，河北邢台054001)
摘要:r一过程即快中子俘获过程，发生r一过程的天体物理环境有多个，理论分析和观测事实表明,r一过程主要发 生在Ⅱ型超新星爆发的天体物理环境，宇宙中大多数的r一过程元素产生于这个过程. 关键词:r一过程；重元素；超新星;Ⅱ型超新星
中图分类号:P14文献标识码:A文章编号:1672—4658(2010)02—0111—02
1r一过程
核聚变和中子俘获是宇宙中形成各种元素的两个主要过
程，由于铁族元素的核子平均结合能最大，核聚变过程生成的
最重元素是铁族元素.比铁族元素更重的元素称为重元素.
通过核聚变合成越来越重的元素时，电斥力会变得越来越强,
这成为形成重元素的有效壁垒.因此，比铁族元素更重的元素
已经不能通过核聚变来产生.然而，由于中子不带电，它和原
子核的相互作用可以不受库仑势垒的影响，另外中子在穿越
物质的过程中，不会引起物质的电离，因此，中子在物质中的射
程可以非常长.不论一个核有多么高的Z值，总能让中子去
接近核而不受电斥力，进而中子被核俘获.如果能够提供可资
利用的自由中子，就可以通过中子俘获产生比铁族元素更重的元素.
中子俘获过程分为r一过程和s一过程.r一过程即快中
子俘获过程,s一过程即慢中子俘获过程.r一过程主要发生在富中子爆炸的天体物理环境中，如超新星爆发，中子星碰撞等; s一过程主要发生在AGB星(渐近巨星支)中.
中子俘获过程为
(Z,A)+n_(Z,A+1)+-Y
若(z,A+1)稳定，则继续俘获中子
(Z,A+1)+n(Z,A+2)+
若(z,A+2)不稳定，则有两种可能，一是进行p一衰变，平
均寿命为下；二是继续吸收中子，中子俘获的特征时标为,r.
发生S一过程还是r一过程取决于B衰变与中子俘获
的相对速率.若中子流很弱，核的中子俘获速率远低于13
衰变速率，新核在俘获中子前先进行p衰变，该过程为s一
过程，产生的核素为S一过程核素.若中子流很强，核的p
衰变速率远低于中子俘获速率，核在p衰变前先俘获一个
中子，该过程为r一过程，产生的核素为r一过程核素.
2超新星发生r一过程的机制
在超新星爆发过程中，其核心中子密度可达
10墙I2.cm-.
，以致于绝大多数重核素的中子俘获时标T
1s，远远快于大多数不稳定核素的p衰变的时标.由于B
衰变的时标太长，它还来不及衰变时，强大的中子流再次轰
击了它，如此强的自由中子流环境下各种原子核都会接连
地吸收中子.这样，从某一稳定的原子核(z,A)出发，它一
次又一次地不断吸收中子，不断地转化为含有越来越多中
子的同位素.r一过程的核合成方式为:
(Z,A)(Z,A+1)(Z,A+2)_…_÷(Z,A+X)
A>209的长寿命B不稳定核基本上都是由r一过程产
生的.从B稳定谷上(除被r核屏蔽的纯s核素外)的核素
直到中子滴出线之间的所有核素都可能参与r一过程，以
此方式产生重核甚至超重核.
3超新星的种类
超新星从分类上说主要是I型超新星和Ⅱ型超新星.
3.1I型超新星
I型超新星，它是由双星系统中自矮星吸积伴星物质,
当吸积物质后总质量超过钱德拉塞卡质量极限时产生爆
发，这类星称为I型超新星.白矮星的化学组成可分为:
氦，碳一氧或氧一氖一镁.目前大部分研究集中于碳一氧
(c+0)白矮星，因为氦(He)白矮星几乎肯定是爆轰，而
0一Ne—Mg白矮星可能是坍缩而不是爆炸.于是更多更
详细的研究集中于C+0白矮星.
I型超新星被认为能源是铁峰元素和中等质量的元
素.观测支持这种看法，在I型超新星晚期光谱和它的光
变曲线中都可以很好地加以解释，经过详细的核合成计算,
发现I型超新星的主要核合成产物是铁族元素.
3.2lI型超新星
Ⅱ型超新星简写为SNⅡ.大质量星(M≥8M.)在它
热核演化终止时，热核反应不再能够阻止核心的引力坍缩,
其内部铁核爆炸，造成SNⅡ爆发，内部形成致密残骸一中
子星或黑洞，这类星称为Ⅱ型超新星.
Ⅱ型超新星在爆发过程中，核心物质中的大量质子转
化为中子.爆炸冲击波从中心向外传播,(下转第122页)
[收稿日期]2009—11—27
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[作者简介]刘永利(1965一)，男，河北邢台县人，毕业于河北师范大学物理系，副教授，理学硕士，主要从事天体物理的研究.电话:(0319)7309088
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邢台学院2010年第2期
学培训过程都能提供有效的支持.但EPSS的使用既不能
代替人在绩效技术中的分析和决策过程，也不能代替人在教学设计方面的创造性作用. 目前我国教育技术学专业建设已有200多所高校开设
本科专业,80多所高校拥有硕士点,8所高校具有博士学位授予权.教育技术学专业的普及发展迫切需要开发新的研究方向，拓宽新的实践领域，增加新的就业渠道.电子化学
习和绩效技术就是一个很好的选择.在美国，加拿大等国家很多教育技术毕业生去工业，商业，咨询业供职，从事人力资源开发工作，也有很大一部分去了公司，政府机构或军事部门从事培训和训练系统的设计与开发工作.国外教学设计人员的工作范围已经从学校教学走向社会教育，企业培训等领域.在我国，由于特定的历史原因，教育技术领域比较关
网关设备
注学校范围的教学设计.近年来，教学设计人员的工作范围逐步从学校教学走向社会教育，企业培训，教育技术毕业生也开始流向企业培训和企业绩效设计与评价岗位.
只有一个地球教学实录
参考文献:
[1]黄荣怀，沙景荣，等.教育技术学导论[M].北京：高等教育
出版社,2006.
[2]E—Learning[DB/OL].a/view/ 302172.htm.
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教育,2002,(8).
1r丫—'r丫丫—'rr_—丫—'r]广—'r—丫—_
(上接第111页)与不同星体层物质作用，合成不同的重元
素，同时释放出大量的自由中子和质子.在高温高密条件下，进而引发富中子的快中子俘获反应(r一过程)，比铁重
的元素中大约有一半都是由此过程产生的.
41I型超新星是发生r一过程的主要场所
A>60(比铁重)元素核合成，约一半通过超新星爆发
瞬间的快中子俘获过程产生.另一半通过AGB星内的慢
中子俘获过程产生.
一
般，含有中子数量最多的稳定的丰中子核同位素是
不可能通过s一过程生成，只能通过快中子俘获过程(r一
过程)来合成.例如:122,124s,128,130T,134,136x,
郑超麟148,150d,154s……此外，比208还重的许多元素，特别
是一些非常重的放射性核素，例如:232Th,235u,238U,244
等等，只能通过快中子俘获过程来合成.A>60的重元素
约一半都是通过r一过程生成的.
四川建筑职业技术学院图书馆主要由r一过程产生的元素有:
53I,63E,65,67Ho,76o,77I,78P79A,92u,90Th.
r一过程发生的环境必定是高温下爆炸性核燃烧过程
(产生足够强大的中子流)或超新星内部.
恒星的爆发现象包括新星和超新星.新星爆发释放的
能量大约为10弘J的量级，相当于恒星壳层所具有的能量; 这个能级中子数密度不大，会有少量r一过程发生，但概率
不大.超新星爆发的能量可达10一10J，相当于高度演
化后的恒星的中心区所具有的能量，这个能级自由中子数
密度增大，发生r一过程的概率增大.
对于r一过程发生的场所，理论上提出的候选者主要有:
1)富中子，温度较高的天体物理环境，如超新星爆发，中子星碰撞等，尤以Ⅱ型超新星的爆发最符合发生r一过程的条件.2)
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