BFH2 용지

BFH² 논문은^[1] 화학 원소의 기원에 관한 획기적인 과학 논문이었다. 이 논문의 제목은 '별에서 원소의 합성'이지만, 저자의 이니셜인 마거릿 버브리지, 제프리 버브리지, 윌리엄 A에서 BFH로² 알려지게 되었다. 파울러, 그리고 프레드 호일. 1955년부터 1956년까지 케임브리지대학과 칼텍대학에서 쓰여졌고, 그 후 1957년 현대물리학 리뷰에 발표되었다.

BFH² 논문은 항성 핵합성 이론을 검토하고 이를 천문학적 및 실험실 데이터로 뒷받침했다. 철보다 무거운 원소를 생산하는 핵합성 공정을 식별하고 상대적 연산을 설명했다. 그 논문은 천문학과 핵물리학 모두에서 큰 영향력을 갖게 되었다.

1957년 이전의 핵합성

BFH² 논문이 발표되기 전에 조지 가모우는 빅뱅 동안에 거의 모든 화학적 요소, 즉 동등하게 원자핵이 합성되었다는 우주론을 주창했다. 가모우의 이론(현재의 빅뱅 핵합성 이론과는 다른)은 화학 원소의 풍부함이 시간이 지남에 따라 대부분 정적인 상태를 유지할 것임을 암시할 것이다. 한스 베테와 찰스 L. 크래치필드는 핵융합에 의한 수소의 헬륨 전환이 1938년 양성자-프로톤 체인(pp-chain)^[2]을 도출함으로써 별에 동력을 공급하는데 필요한 에너지를 제공할 수 있다는 것을 보여주었다. 칼 폰 바이제커와^[3] 한스 베테는^[4] 각각 1938년과 1939년에 독립적으로 CNO 사이클을 도출했다. 따라서 가모프 등에 의해 수소와 헬륨의 풍부함이 완벽하게 정적인 것이 아니라는 것을 알게 되었다. 그들의 견해에 따르면, 별들의 핵융합은 빅뱅으로부터 그것의 풍부함을 약간만 더하는 작은 양의 헬륨을 생산할 것이다. 이 별의 원자력은 상당한 별의 핵합성을 필요로 하지 않았다. 탄소 위로부터의 원소들은 미스터리로 남아 있었다.

프레드 호일은 무거운 원소의 기원에 대한 가설을 제시했다. 1946년 논문을 시작으로 1954년 확장된 호일은 리튬보다 무거운 모든 원자핵을 별에서 합성할 것을 제안했다.^[5] 두 이론 모두 일부 경핵(수소, 헬륨, 소량의 리튬)이 별에서 생성되지 않는다는 데 동의했는데, 이것이 현재 받아들여지고 있는 H, H, Li의 빅뱅 핵합성 이론이 되었다.

논문의 물리

BFH² 논문은 표면적으로는 항성 핵합성 이론의 최근 진보를 요약한 검토 기사였다.^[6] 그러나 그것은 버비지가 발표한 원소적 풍요의 관찰적 측정과 핵반응에 대한 파울러의 실험실 실험을 통합함으로써 단순히 호일의 작품을 검토하는 데 그치지 않았다. 그 결과는 이론과 관찰의 종합으로, 호일의 가설에 설득력 있는 증거를 제공했다.

그 이론은 원소들의 풍부함이 천문학적인 분광법에 의해 시험될 수 있는 아이디어인 우주 시간에 걸쳐 진화할 것이라고 예측했다. 각 원소에는 스펙트럼 라인의 특성 집합이 있어 별 분광법을 이용해 개별 별의 대기 구성을 유추할 수 있다. 관측 결과 별의 초기 중원소 함량(야금성이라고 알려져 있음)과 나이 사이에 강한 부정적인 상관관계가 있음을 알 수 있다. 더 최근에 형성된 별들은 더 높은 금속성을 갖는 경향이 있다.

초창기 우주는 빅뱅 핵합성 과정에서 형성된 빛 원소로만 구성되었다. 항성 구조와 헤르츠스프룽-러셀 도표는 항성의 수명은 초기 질량에 따라 크게 달라지며, 가장 거대한 항성은 매우 짧은 기간이고, 덜 거대한 항성은 수명이 길다는 것을 나타낸다. BFH² 논문은 항성이 죽으면 새로운 항성이 형성되는 '중대한 원소'(이 경우 리튬보다 무거운 모든 원소)로 성간 매개체를 풍부하게 할 것이라고 주장했다.

BFH² 논문은 별들이 어떻게 이런 무거운 원소를 생산하는지 관여하는 핵물리학과 천체물리학의 주요 측면을 설명했다. 저자들은 핵종 표를 면밀히 조사함으로써 관찰된 동위원소 풍부 패턴을 생성할 수 있는 서로 다른 항성 환경과 핵종을 책임져야 하는 핵 과정을 식별했다. 저자들은 현재 p-과정, r-과정, s-과정이라고 알려진 핵물리학 과정을 도입하여 철보다 무거운 원소들을 설명한다. 이러한 무거운 원소들과 그 동위원소의 풍부함은 거대 별들의 타오르는 껍질 안에서 핵융합이라는 1954년 호일의 가설을 뒷받침했던 주요 원소의 그것보다 대략 10만 배 적다.^[5]

BFH는² 자유 중성자 항성 내 포획에 의해 철보다 무거운 원소의 핵합성성을 포괄적으로 개략적으로 설명하고 분석하였다. 그것은 실리콘에서 니켈로 매우 풍부한 원소들의 합성에 대한 이해는 훨씬 덜 진전시켰다. 논문에는 각각 마그네슘에서 니켈에 이르는 원소에 기여하는 탄소 연소 과정, 산소 연소 과정, 실리콘 연소 과정은 포함되지 않았다. 호일은 이미 1954년 논문에서 초신성 핵합성이 이러한 원인일 수 있다고 제안한 바 있다.^[5] 도널드 D.클레이턴 호일의 1954년 종이 B2에 비해 인용 낮은 탓으로 돌려 왔기 때문.FH는 여러 요인들이 조합으로:그의 B2도 못질의 1954년 종이도 소홥니다.FH공동 저자이고 천문학자들 일반적으로, 호일의 words[7]만 오히려 두드러지게 그의 종이 일기와는 다르다. 그리고 Hoyle'기의 핵심 방정식 설명한 것으로 잘 알고 있다.bFH² 초안에 대한 불완전한 ^[8]검토

논문작성

칼텍 핵물리학자 윌리엄 알프레드 파울러는 1954년부터 1955년까지 캠브리지의 호일을 방문하기 위해 안식년 휴가를 사용했다. 이 커플은 최근 호일의 가설을 시험하는 데 필요한 별의 풍요에 대한 광범위한 연구를 발표했기 때문에 마가렛 버비지와 제프리 버비지를 캠브리지에 초대했다. 이 4중주단은 캠브리지에 있는 동안 몇 가지 프로젝트에 협력했다; 파울러와 호일은 BFH가² 될 검토 작업에 착수했다. 파울러는 완성과는 거리가 먼 일을 가지고 칼텍으로 돌아와 버비지인들에게 캘리포니아에서 그와 함께 하도록 격려했다. 두 부르비지족은 1956년 포울러에 의해 칼텍에 임시직으로 임명되었다.^{[citation needed]} 최초의 완전한 초안은 1956년 버비지인들이 칼텍에서 이 이론을 뒷받침할 광범위한 천문 관측과 실험 자료를 추가한 후 완성했다. 이 신문의 첫 번째 저자인 마가렛 버비지는 임신 중에 많은 작업을 마쳤다.^[9]

일부는 1956년 칼텍에서 출판물 작성과 출판을 위한 제출이 이뤄졌기 때문에 파울러가 이 단체의 리더라고 추정했지만 제프리 버비지는 이것이 잘못된 생각이라고 진술했다. 포울러는 뛰어난 핵물리학자였지만 1955년에 여전히 호일의 이론을 배우고 있었고 후에 호일이 지적 지도자였다고 진술했다.^[10] 버비지인들은 또한 1954-55년 케임브리지에서 호일의 이론을 배웠다. 지 버비지는 2008년 "그룹에 리더가 없었다"고 썼다. "우리 모두는 상당한 기여를 했다."^[11]

인식

BFH는² 핵 천체물리학 분야에 과학적인 관심을 끌었다. 항성 핵합성 이론을 검토하고 관찰 증거로 뒷받침함으로써 BFH는² 천문학자들 사이에서 그 이론을 확고히 확립했다.

파울러는 1983년 노벨 물리학상의 절반을 수상했는데, 때때로 잘못 언급된² 것은 BFH에 대한 그의 공헌 때문이었다. 노벨 위원회는 이 상이 포울러의 별 중심핵에서의 열핵 반응 속도에 대한 수십 년간의 실험적인 연구를 위한 것이라고 말했다.^[12] BFH에 대한² 파울러의 기여에는 s-프로세스와 r-프로세스의 핵물리학이 포함되었다. 일부^[who?] 사람들은 프레드 호일이 이 주제에 대한 이론적인 작업으로 비슷한 인정을 받을 만하다고 주장했고, 빅뱅에 대한 그의 비정형적인 견해들이 그가 노벨상 몫의 상을 받는 것을 막았다고 주장한다.^[13] 제프리 버비지는 2008년에 "호일은 이것과 다른 작품들로 노벨상을 받았어야 했다. 나의 사적인 서신을 근거로 볼 때, 그가 제외된 주요 이유는 W. A. 파울러가 그 그룹의 리더로 믿었기 때문이라고 생각한다."^[11] 버비지는 이러한 인식은 사실이 아니라고 밝히고 1946년과^[14] 1954년 사이 호일의 초기 논문을 가리켰다.^[5] 버비지는 "호일의 작품은 부분적으로 천체물리학 저널에 실렸으며,^[5] 그 새로운 책(사실상 최초의 책)에 실렸기 때문"이라고 말했다. 반면 BFH는² 잘 확립된 물리학 저널인 '현대 물리학의 리뷰'에 실렸다. BFH가² 처음 작성되었을 때, 사전 인쇄물은 핵물리학계에 널리 보급되었다. 윌리 파울러는 그 공동체의 지도자로 매우 잘 알려져 있었고, 캘리포니아 공과대학에는 이미 그 말을 퍼뜨릴 줄 아는 보도국이 있었소."

2007년 캘리포니아주 패서디나의 칼텍에서 BFH² 발행 50주년을 기념하는 컨퍼런스가 열렸는데,^[15] 여기서 제프리 버비지는 BFH의² 집필에 관한 발언을 발표했다.

참고 항목

• 알베르-베테-가모우 종이

추가 읽기

• Burbidge, E. Margaret; Burbidge, G. R.; Fowler, William A.; Hoyle, F. (1957). "Synthesis of the Elements in Stars". Reviews of Modern Physics. 29 (4): 547–650. Bibcode:1957RvMP...29..547B. doi:10.1103/RevModPhys.29.547.

참조