S プロセス( slowのSを含む) は、原子核によって中性子を捕捉する元素合成プロセスであり、これにより、より軽い元素から重い元素を生成することが可能になります。これは、 R プロセスに必要な温度と中性子密度よりも低い温度と中性子密度で発生します。
現在の恒星モデルは、S プロセスの 3 つの分岐を区別します。実際、モデルと観測を比較することで、すべての要素を同じ場所で作成することはできず、温度と中性子密度が異なる 3 つのブランチを導入する必要があることがわかりました。
- いわゆる弱い分岐であり、質量数56 の原子核の元素合成を担当します。
- いわゆる強力な分岐であり、鉛核 208とビスマス 209の元素合成を担当します。実際、これら 2 つの元素は S プロセスの連鎖の末端にあり、ベータまたはアルファ崩壊によって崩壊し、その結果、鉛208 の蓄積を可能にする閉サイクルを形成します。
数秒の時間スケールで発生すると想定される R プロセスとは異なり、S プロセスは数千年の期間にわたって発生すると考えられます。これにより、各中性子捕捉の間に、中性子が最終的にβ崩壊によって陽子に崩壊するのに十分な時間が残されます。
S プロセスでより重い元素がどの程度生成されるかは、問題の星による鉄の生成によって決まります。実際、鉄は新しい元素を合成するこの方法 (中性子捕獲 – ガンマ放出 – ベータ崩壊) の出発材料です。したがって、寿命の長い最も重い星が、S プロセスによる元素生成の最も有力な候補となります。
S プロセスは、中性子束が一定であるという仮定に基づいて元素存在量の理論モデルを提供する近似を使用して数学的に処理されることがよくあり、元素の相対存在量は、考慮される同位体の有効セクションの比率に反比例します。
S プロセスでは中性子束が比較的弱い (10 5 ～ 10 11中性子/cm2/秒程度) と想定されているため、このプロセスではトリウムやウランなどの重い放射性同位体が生成される可能性はありません。
プロセス S を完了するサイクルは次のとおりです。
| 209ビ + n 0 | → | 210 Bi+γ |
| 210ビ | → | 210ポ+ β- |
| 210GP | → | 206Pb +α |
次に、Pb-206 は 3 個の中性子を捕捉し、同位体Pb-209 を生成します。これはベータ崩壊によって Bi-209 に崩壊し、サイクルの継続を可能にします。