Образование ядер тяжелее железа

Доля ядер с А > 90 невелика − 10^-10 от ядер водорода. Процессы образования ядер связаны с побочными реакциями, происходящими в звездах. Таких процессов известно два:
s (slow) − медленный процесс,
г (rapid) − быстрый процесс.
Оба эти процесса связаны с захватом нейтронов т.е. надо, чтобы возникли такие условия, при которых образуется много нейтронов. Нейтроны образуются во всех реакциях горения.

¹³С + ⁴Не → ¹⁶0 + n − горение гелия,
¹²С + ¹²С → ²³Mg + n − углеродная вспышка,
¹⁶O + ¹⁶O → ³¹S + n − кислородная вспышка,
²¹Ne + ⁴Не → ²⁴Mg + n − реакция с α-частицами.

В результате накапливается нейтронный фон и могут протекать s-и r-процессы − захват нейтронов. При захвате нейтронов образуются нейтроно-избыточные ядра, а затем происходит β-распад. Он превращает их в более тяжелые ядра.

⁵⁶Fe + n → ⁵⁷Fe + γ
⁵⁷Fe + n → ⁵⁸Fe + γ
β-распады − 58Fe → 58Co → 58Ni и т.д.

s-процесс происходит в звездах Главной последовательности и в Красных Гигантах, где плотность нейтронов ρ_n ~ 10¹⁰ cм. Процесс идет в течение t ~ 10⁵ лет (медленно). Невысокие максимумы на кривой распространенности объясняются s-процессом.
Ядра со временем жизни τ_β > 10⁵ лет не образуются в s-процессе. Это − Обойденные s-процессом ядра:
¹¹⁶Cd (у него τ_2β = 3.1·10¹⁹ лет >> 10⁵ лет);
¹²²Sn, ¹²⁴Sn.
Число обойденных ядер растет с увеличением ядерного заряда. После Z = 83 s-процесс не работает.
А = 210 − (α-активное ядро).
Происхождение этих ядер объясняется r-процессом.
Быстрый захват (t_захв << τ_αβ) приводит к образованию более тяжелых ядер. Плотность нейтронов на короткое время в сверхновых звездах составляет 10²⁰ см^-3, и ядра перегружаются нейтронами и при последующем β-распаде приходят в область тяжелых ядер. Так образуются обойденные ядра: ¹¹⁶Cd,¹²⁰Sn, ¹²⁴Sn.

Заряд ядра возрастает пропорционально числу β-распадов. Быстрый r-процесс был воспроизведен при взрыве водородной бомбы. При этом были обнаружены элементы: эйнштейний ²⁵³Es, фермий²⁵⁵Fm.

U + 15n → Es; U + 17n → Fm и β-распад.

В настоящее время в лабораторных условиях синтезированы ядра с Z = 116 и А = 289.