Процесс мгновенного присоединения ядром Fe56 большого количества нейтронов может привести к образованию изотопов всех элементов, вплоть до самых тяжелых — тория, урана и трансурановых элементов, в том числе Cf254. Этот процесс, по-видимому, протекает за 10—100 сек и предшествует вспышке Сверхновых звезд. При этом возникают и тяжелые изотопы всех элементов, например редкоземельных, которые не могут образоваться при медленном процессе захвата нейтронов. Из рис. 40 видно, что к ним относятся Се142, Nd148, Nd150 и Sm154. Эти и им подобные изотопы ни в каком другом ядерном процессе, кроме быстрого присоединения нейтронов, не могут быть синтезированы. Поэтому наличие таких изотопов, а также урана и тория в веществе земной коры и метеоритах указывает, кто это вещество прошло через стадию описанных выше реакций и, следовательно, претерпело взрыв, подобный вспышке Сверхновой звезды.
В процессе быстрого захвата нейтронов может образоваться большинство изотопов, лежащих на пути медленного захвата нейтронов (5, рис. 40). Однако имеется группа ядер: Nd142, Sm148, Sm150 и другие, — которые «защищены» и образуются только в процессе медленного захвата нейтронов. Ведь в основе процесса быстрого присоединения нейтронов лежит тот факт, что ядро Fe56 присоединяет около 200 нейтронов и образовавшиеся ядра с чрезвычайно большим числом нейтронов после прекращения действия последних испытывают длинные цепочки β¯-распадов, пока не превратятся в стабильные ядра. Например, гипотетическое ядро с Α = 150 и Z≈30 постепенно превращается в Nd150(Z=60). На этом процесс для данного массового числа заканчивается, поэтому изотоп Sm150 с таким же массовым числом, но с большим порядковым номером (Z = 62) не может образоваться в процессе быстрого захвата нейтронов.
Наличие таких «защищенных» изотопов в веществе Земли и метеоритов свидетельствует о протекании медленных процессов захвата нейтронов.
Было рассчитано содержание всех ядер, возникших при быстром захвате нейтронов ядром Fe56. В расчетах учитывалось возможное изменение температуры взрыва звезды в интервале от 1,45 · 109 до 0,8 · 109 граб, число нейтронов принималось равным 1024 см2/сек. Учитывалось также изменение энергии связи нейтронов для ядер с N = 50, 82, 126 и 152, на которое мы ранее уже обращали внимание. При вычислении распространенностей содержание изотопа Те128 в смеси принималось равным его космической распространенности—1,48 (атомная распространенность кремния 106). Рассчитанная распространенность изотопов с массовыми числами от 71 до 265, образовавшихся при быстром захвате нейтронов ядром Fe56, показана в виде кривой на рис. 45. В общем наблюдается вполне удовлетворительное согласие рассчитанных значений и средней космической распространенности этих же ядер. Это еще раз подтверждает, что процесс быстрого захвата нейтронов должен играть весьма существенную роль в образовании изотопов тяжелых элементов.
Некоторые отклонения наблюдаемых распространенностей от расчетной кривой объясняются влиянием· других ядерных процессов, например процесса медленного захвата нейтронов и спонтанного деления ядер Cf254 и соседних с ним элементов, которые имеют малые периоды полураспада и полностью распались за время существования Солнечной системы. Этот процесс, по-видимому, привел к завышенной распространенности ядер с массовыми числами 85–95 и 140.
Рис. 45. Рассчитанные значения распространенности атомных: ядер, образовавшихся в процессе быстрого захвата нейтронов (1), их средняя космическая распространенность (2) и средняя распространенность свинца в Солнечной системе по Л. Адлеру (3).
Из рис. 9 следует, что именно в этой области массовых чисел наблюдаются максимумы в выходах продуктов деления урана и других ядер. Радиоактивный распад «вымерших» на Земле и в метеоритах изотопов всех трансурановых элементов привел к повышению распространенности изотопов свинца и висмута с массовыми числами 206–210.
Можно даже оценить время, когда произошел взрыв звезды, из вещества которой впоследствии образовались наша Земля и метеориты. Такими «космохимическими» часами являются изотопы урана U235 и U238. Зная сечение захвата нейтронов этими изотопами и их периоды полураспада, можно по уравнению (12) рассчитать, какое количество этих ядер соответствовало взрыву. Учитывая их относительную современную распространенность, мы можем узнать число уже распавшихся ядер со времени их образования и, таким образом, подойти к оценке этого времени. Оно оказалось равным около 7 млрд. лет. Существуют также калиевые часы. Они должны показывать время, которое прошло с тех пор, когда вещество Земли и метеоритов «варилось» в термоядерном котле. К сожалению, сейчас мы еще не знаем величин сечений захвата нейтронов изотопов К40 и К39, по относительному содержанию которых можно было бы оценить это время.