Однако следует указать, что путем медленного присоединения нейтронов не могут быть образованы изотопы элементов более тяжелых, чем висмут. Наличие у астата и франция только очень короткоживущих альфа-радиоактивных изотопов, при распаде которых образуются стабильные изотопы сЕинца и висмута, прерывает этот процесс. Кроме того, из детального рассмотрения рис. 40 видно, что существуют две группы ядер, которые не захватывает цепочка последовательного медленного присоединения нейтронов. Прежде всего это группа самых тяжелых изотопов, например Се142, Nd148, Nd150 и Sm154, которые обладают сравнительно высокой распространенностью (2, рис. 40). Кроме того, есть группа самых легких изотопов (4, рис. 40), например таких, как Се136, Се138 и Sm144, которые имеют небольшую распространенность. Изотопы такого типа встречаются у большинства четных тяжелых элементов. Они называются «обойденными», так как их обошел путь синтеза ядер в (п, γ) — реакциях. Все эти изотопы не могут образоваться в медленном (п, γ) — процессе. Кроме того, неясна причина повышенной распространенности элементов группы железа (см. рис. 29). Рассмотренные выше ядерные процессы не могут объяснить это явление.
4. Конец активной жизни звезды и равновесные процессы
В эволюции красного гиганта может наступить такой момент, когда в результате гравитационного сжатия температура в его центральной части достигнет больше 3 млрд. град. В этих условиях при наличии обмена между различными частями звезды разнообразные ядерные реакции — (α, γ), (γ, α), (р, γ) и (γ, р) — приобретут большую скорость, что приведет к установлению между ними равновесия. Из рис. 4 видно, что наибольшей устойчивостью среди элементов среднего атомного веса обладают изотопы элементов группы железа.
Рис. 41. Зависимость распространенности ядер элементов группы железа в равновесной смеси (1) и в Солнечной системе (2) от их массовых чисел. (Распространенность изотопа Fe56 равна единице.)
Поэтому содержание их в равновесной смеси должно быть максимальным, что находится в соответствии с их космической распространенностью. На рис. 41 приведены расчетные значения распространенности ядер элементов группы железа в равновесной смеси при Т = 3,8 · 109 град и lg N р lNn = 2,5, где Np — число протонов, а Nn—число нейтронов в смеси. Они показывают согласие со значениями их средней распространенности в Солнечной системе. Этот факт может служить подтверждением предположения о том, что вещество тел Солнечной системы, вероятно, было подвержено равновесным процессам. Наблюдаются звезды с очень повышенным содержанием железа; к ним можно отнести, например, белый карлик ван-Маанена 2.
Если в оболочке красного гиганта на этой стадии эволюции еще много водорода и происходит интенсивный обмен вещества звезды, то при температуре в несколько миллиардов градусов появляется возможность для протекания ряда последовательных циклов присоединения протонов, например Na21(p, γ)Mg22 р-> Na22(p, γ)Μg23(p, γ)Α124. Такие реакции, видимо, протекают и в области более тяжелых элементов, и тогда они могут привести к синтезу «обойденных» ядер. Так, из рис. 40 видно, что изотоп Sm144 может образоваться по реакции Nd142(p, γ)Pm143(p, γ)Sm144. Однако эти реакции возможны только в условиях равновесных процессов, что находится в противоречии с распространенностью обойденных ядер в земной коре и метеоритах. Поэтому вопрос об их синтезе остается сейчас еще открытым.
Советский физик Д. А. Франк-Каменецкий выдвигает гипотезу о том, что они образовались в реакциях при холодном ускорении частиц. По его мнению, условия для такого ускорения существуют как при звездных вспышках, так и в оболочках звезд, обладающих переменными магнитными полями. Предположение о том, что некоторые звезды имеют магнитные поля, появилось еще несколько лет назад. В 1947 г. было открыто существование очень сильных магнитных полей у ряда звезд. Например, у звезд α2 Гончих Псов и HD 133029 магнитное поле изменяется от —6000 до +7000 гс. Так как оболочки звезд в основном состоят из ядер водорода, то последние могут ускоряться в таких полях до значительных энергий, например до 10 Мэе. Механизм этого ускорения подобен циклотронному ускорению. При таких энергиях протонов могут протекать реакции с вылетом двух нейтронов, например La139(p, 2/г)Се138, что приводит к образованию ряда обойденных ядер.