P-Prozess

Der p-Prozess (p für Proton) ist ein Protonenanlagerungsprozess, der bei extrem hohen Temperaturen von 1 bis 3 Milliarden Kelvin stattfindet und besonders protonenreiche Isotope der schweren Elemente mit Massenzahlen über 56 erzeugt.

Man nimmt an, dass er in Supernovae bei Temperaturen über einer Milliarde Kelvin ablaufen kann. Im sogenannten rp-Prozess (rp für rapide proton capture, zu dt. "schneller Protoneneinfang") lagern sich Protonen an große, schwere Atomkerne an. Bei solchen Kernen, mit einer bereits hohen Anzahl von Protonen, wird durch ihre große positive elektrische Ladung eine gewaltige Coulombabstoßung auf das ebenfalls positive Proton ausgeübt, so dass letzteres eine sehr hohe Geschwindigkeit aufweisen muss. Durch normale thermonukleare Reaktionen, d. h. Fusionsreaktionen, können keine Atomkerne mit Massenzahlen größer 56 gebildet werden, daher sind die extremen Temperaturen von Supernovae erforderlich. Aufgrund der zunehmend wachsenden Coulombabstoßung können so nur Kerne bis zu der Massenzahl von etwa 110 bis 120 erzeugt werden.

Der eigentliche p-Prozess, oder auch γ-Prozess läuft jedoch anders ab. Ausgehend von einer s- und r-Prozess-Saat werden bei über 1 Gigakelvin durch Photodissoziationsreaktionen der Photonen aus dem thermischen Photonenbad protonenreiche Kerne wie Hg-196 oder Pt-190 gebildet. Die ablaufenden Reaktionen sind vom Typ (γ,n)(γ,α) und (gamma,p).

Aus den Isotopenhäufigkeiten kann man schließen, dass der p-Prozess astrophysikalisch sehr selten auftritt, da die entsprechenden Isotope in wesentlich geringerer Zahl vorkommen als die durch s- und r-Prozess gebildeten. Aus Rechnungen mit Sternmodellen kann man ersehen, dass etwa 2% des gesamten im r- und s-Prozess synthetisierten Materials einmal durch einen p-Prozess gelaufen sein muss.

Historisches

Der p-Prozess wurde ursprünglich als reiner Protoneneinfangprozess vorgeschlagen, bis man merkte, dass die Coulomb-Abstoßung bei schwereren Kernen zu groß ist. Darauf hin kam die Idee auf, dass in schweren Kernen Photodissoziationsreaktionen stattfinden.

Siehe auch: Periodensystem