Processus S
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Le processus S (avec S pour slow, lent en anglais) est un processus de nucléosynthèse de capture de neutrons par des noyaux atomiques qui permet ainsi de produire des éléments lourds à partir d'éléments plus légers. Il se produit à des températures et des densités de neutrons moindre que celle nécessaire pour le processus R (Le processus R (avec R pour rapide) est un processus de nucléosynthèse qui consiste en la capture de neutrons par des noyaux atomiques à haute température et à grande densité de neutrons qui permet...).

Le modèle stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties...) actuel distingue trois branches du processus S (Le processus S (avec S pour slow, lent en anglais) est un processus de nucléosynthèse de capture de neutrons par des noyaux atomiques qui permet ainsi de produire des éléments lourds à...). En effet, en comparant modèles et observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la...), on s’est aperçu que tous les éléments ne pouvaient pas être créés sur un même site, et qu’il était nécessaire d’introduire trois branches avec des températures et des densités de neutrons différentes, à savoir :

  • Une branche dite faible, qui est responsable de la nucléosynthèse (La nucléosynthèse est un ensemble de processus physiques conduisant à la synthèse de noyaux atomiques, par fission ou fusion nucléaire.) des noyaux ayant pour nombre de masse (Le nombre de masse (A) est le terme employé en chimie et en physique pour représenter le nombre de nucléons du noyau d'un atome.) 56
  • Une branche dite principale, qui est responsable de la nucléosynthèse des noyaux ayant pour nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte)...) 88
  • Une branche dite forte, qui est responsable de la nucléosynthèse des noyaux de plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) 208 et du bismuth (Le bismuth est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole Bi et de numéro atomique 83.) 209. En effet, ces deux éléments sont en fin de chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) du processus S, et se désintègre par désintégration bêta ou alpha, qui en conséquence forme un cycle fermé (Dans l'industrie nucléaire, la fermeture du cycle du combustible nucléaire désigne le recyclage du combustible irradié (ou combustible usé) en combustible neuf et l'élimination des déchets ultimes (produits de...) permettant une accumulation de plomb 208.

Contrairement au processus R, dont on suppose qu'il se produit sur des échelles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de l'ordre de la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure...), le processus S se produirait sur des périodes de quelques milliers d'années. Ce qui laisse suffisamment de temps entre chaque capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de l'objet céleste aboutit...) de neutron (Le neutron est une particule subatomique. Comme son nom l'indique, le neutron est neutre et n'a donc pas de charge électrique (ni positive, ni négative). Les neutrons, avec les protons, sont...) pour que les neutrons puissent éventuellement se désintégrer en protons par désintégration β.

Le degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) selon lequel le processus S produit des éléments de plus en plus lourd est déterminé par la production de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie...) par l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) en question. En effet le fer est la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) de départ pour cette méthode de synthèse de nouveaux éléments (capture de neutron - émission gamma - désintégration bêta). C'est pourquoi, les étoiles les plus massives avec une longue durée de vie (La vie est le nom donné :) sont les candidates les plus probables pour la production d'éléments par le processus S.

Le processus S est souvent traité mathématiquement en utilisant une approximation (Une approximation est une représentation grossière c'est-à-dire manquant de précision et d'exactitude, de quelque chose, mais encore assez significative pour...) fournissant un modèle théorique de l'abondance des éléments basé sur l'hypothèse d'un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens...) constant de neutrons, de sorte que l'abondance relative des éléments est inversement proportionnelle au rapport des sections efficaces des isotopes considérés.

Comme on suppose que dans le processus S le flux de neutron est relativement faible (de l'ordre de 105 à 1011 neutrons par cm² par seconde), ce processus n'a pas la possibilité de produire des isotopes radioactifs lourds comme le thorium ou l'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent, autant...).

Le cycle qui termine le processus S est le suivant:

       209Bi + n0 210Bi + γ
       210Bi 210Po + β-
       210Po 206Pb + α

Le Pb-206 capture alors 3 neutrons, ce qui produit l'isotope (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique nucléaire, deux atomes sont dits isotopes s'ils ont le même nombre de protons. Le nombre de protons dans le noyau d'un atome est désigné...) Pb-209 qui se désintègre en Bi-209 par désintégration bêta ce qui permet de continuer le cycle.

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