आर प्रक्रिया

परमाणु खगोल भौतिकी में, तीव्र न्यूट्रॉन-अधिकृत प्रक्रिया, जिसे 'आर'-प्रक्रिया के रूप में भी जाना जाता है, परमाणु प्रतिक्रिया का उपसमुच्चय है, जो लगभग अर्द्ध परमाणु नाभिक भारी धातुओं एवं तत्वों के न्यूक्लियोसिंथेसिस के लिए उत्तरदायी है। अन्य अर्द्ध का उत्पादन पी-प्रक्रिया एवं एस-प्रक्रिया द्वारा किया जाता है। आर-प्रक्रिया सामान्यतः प्रत्येक भारी तत्व के सबसे न्यूट्रॉन युक्त स्थिर समस्थानिकों को संश्लेषित करती है। आर-प्रक्रिया सामान्यतः प्रत्येक भारी तत्व के चार समस्थानिकों को संश्लेषित कर सकती है, एवं दो सबसे भारी समस्थानिक, जिन्हें केवल आर- नाभिक कहा जाता है, जो आर के माध्यम से बनाए जा सकते हैं। जिन्हे केवल प्रक्रिया 'आर'-प्रक्रिया के लिए A = 82 की चोटियां जन संख्या A = 130 (तत्व Te, एवं Xe) एवं A = 196 (तत्व ओएस, आईआर, एवं पीटी) के निकट होती हैं।

आर-प्रक्रिया में भारी बीज नाभिक द्वारा तीव्रता से न्यूट्रॉन अधिकृत के उत्तराधिकार की आवश्यकता होती है, जो सामान्यतः आयरन -56 पर केंद्रित बहुतायत शिखर में नाभिक से प्रारम्भ होता है।⁵⁶FE अधिकृत इस अर्थ में तीव्रता से होना चाहिए कि, नाभिक के निकट रेडियोधर्मी क्षय से निर्वाहित का समय (सामान्यतः β⁻ क्षय) दूसरे न्यूट्रॉन के आने से सम्मुख प्रभुत्व करने के लिए नहीं होना चाहिए। यह अनुक्रम अर्घ्य दूरी के परमाणु बल द्वारा नियंत्रित न्यूट्रॉन को भौतिक रूप से बनाए रखने के लिए तीव्रता से न्यूट्रॉन युक्त नाभिक (न्यूट्रॉन ड्रिप लाइन) की स्थिरता की सीमा तक निरंतर रह सकता है। इसलिए आर-प्रक्रिया उन स्थानों पर होनी चाहिए जहां मुक्त न्यूट्रॉन का उच्च घनत्व उपस्थित होता है। प्रारंभिक अध्ययनों ने सिद्धांत दिया कि 10²⁴ मुक्त न्यूट्रॉन प्रति cm³ की आवश्यकता होगी, लगभग 1 GK के तापमान के लिए, प्रतीक्षा बिंदुओं को संक्युमित करने के लिए, जिस पर आर-प्रक्रिया नाभिकों के लिए बहुतायत चोटियों की द्रव्यमान संख्या के साथ एवं अधिक न्यूट्रॉन को अधिकृत नहीं किया जा सकता है। यह प्रत्येक घन सेंटीमीटर में लगभग ग्राम मुक्त न्यूट्रॉन के समान है, आश्चर्यजनक संख्या जिसके लिए शीर्ष स्थानों की आवश्यकता होती है। परंपरागत रूप से इसने सुपरनोवा न्यूक्लियोसिंथेसिस के भाग के रूप में कोर-पतन सुपरनोवा के पुन: विस्तारित कोर से निकलने वाली सामग्री का विचार दिया। किलोनोवा में बाइनरी न्यूट्रॉन स्टार विलय द्वारा फेंके गए न्यूट्रॉन-स्टार पदार्थ का अपघटन आर-प्रक्रिया तत्वों की खगोल भौतिकीय प्रचुरता के लिए इनमें से प्रत्येक स्रोत का सापेक्ष योगदान चल रहे शोध का विषय है। न्यूट्रॉन अधिकृत की सीमित आर-प्रक्रिया जैसी श्रृंखला थर्मोन्यूक्लियर उपकरण विस्फोटों में साधारण सीमा तक होती है। इससे परमाणु उपकरणों के पतन में तत्वों आइंस्टिनियम (तत्व 99) एवं फेर्मियम (तत्व 100) का शोध हुआ था।

आर-प्रक्रिया एस-प्रक्रिया के विपरीत है, भारी तत्वों के उत्पादन के लिए अन्य प्रमुख तंत्र, जो न्यूट्रॉन के मंद अधिकृत के माध्यम से न्यूक्लियोसिंथेसिस है। सामान्यतः, एस-प्रक्रिया में सम्मिलित समस्थानिकों का अर्द्ध जीवन इतना लंबा होता है कि वे प्रयोगशाला प्रयोगों में स्वयं अध्ययन कर सकें, किन्तु यह आर-प्रक्रिया में सम्मिलित समस्थानिकों के लिए विशिष्ट रूप से उचित नहीं है। एस-प्रक्रिया मुख्य रूप से साधारण सितारों के अंदर होती है, विशेष रूप से स्पर्शोन्मुख विशाल शाखा, जहां न्यूट्रॉन प्रवाह पर्याप्त होता है, जिससे प्रत्येक 10-100 वर्षों में न्यूट्रॉन अधिकृत की पुनरावृत्ति होती है, आर-प्रक्रिया के लिए अधिक मंद होती है, जिसके लिए प्रति सेकंड 100 अधिकृत की आवश्यकता होती है। एस-प्रक्रिया द्वितीयक है, जिसका अर्थ है कि इसके लिए पूर्व में उपस्थित भारी समस्थानिकों की आवश्यकता होती है, क्योंकि मुक्त न्यूट्रॉन को पकड़ने के मंद अनुक्रम द्वारा बीज नाभिक को अन्य भारी नाभिक में परिवर्तित किया जाता है। आर-प्रक्रिया परिदृश्य अपने स्वयं के बीज नाभिक बनाते हैं, इसलिए वे बड़े सितारों में आगे बढ़ सकते हैं जिनमें भारी बीज नाभिक नहीं होते हैं। आर- एवं एस-प्रक्रियाओं में लोहे से भारी रासायनिक तत्वों की लगभग पूर्ण बहुतायत होती है। ऐतिहासिक प्रचारणा उनके समय के स्तर के लिए उपयुक्त भौतिक समुच्चय परिस्थिति की जानकारी ज्ञात करने के लिए हो रही है।

इतिहास

महा विस्फोट एवं सितारों में हीलियम के निर्माण में अग्रणी शोध के पश्चात, हाइड्रोजन एवं हीलियम से पृथ्वी पर पाए जाने वाले भारी तत्वों के उत्पादन के लिए उत्तरदायी अज्ञात प्रक्रिया के अस्तित्व में होने का संदेह था। स्पष्टीकरण का प्रारंभिक प्रयास सुब्रह्मण्यन चंद्रशेखर एवं लुई आर. हेनरिक ने किया, जिन्होंने माना कि तत्वों का उत्पादन 6 × 10⁹ के मध्य तापमान पर होता है। एवं 8×10⁹ केल्विन उनके सिद्धांत में क्लोरीन तक के तत्वों का अभिकलन था। चूंकि गैर-नगण्य बहुतायत पर 40 परमाणु द्रव्यमान इकाई से भारी परमाणु भार के तत्वों के लिए कोई स्पष्टीकरण नहीं था। यह फ्र