s-과정 (Slow Neutron Capture Process)
한 줄 정의: 중성자 포획이 베타붕괴보다 느리게 일어나며 무거운 원소를 만드는 핵합성 과정입니다.
쉽게 풀면
철보다 무거운 원소는 핵융합만으로는 잘 만들어지지 않고, 원자핵이 중성자를 하나씩 붙잡으며 무거워집니다. s-과정에서는 중성자를 붙잡는 속도가 느려서, 불안정한 핵이 다음 중성자를 만나기 전에 베타붕괴로 안정한 핵으로 바뀝니다. 그래서 반응 경로가 안정한 핵들을 따라 천천히 올라가며 스트론튬, 바륨, 납 같은 원소를 만듭니다.
왜 중요한가
철보다 무거운 원소의 약 절반이 이 과정으로 만들어졌다고 설명되며, 주된 무대는 점근거성가지 별의 내부입니다. 별 표면에 이 원소들이 올라온 흔적을 관측하면 내부에서 어떤 핵반응이 일어났는지 역추적할 수 있어, 항성 진화 이론을 검증하는 직접적인 단서가 됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"이 별의 스펙트럼에서 바륨과 란타넘의 과잉은 s-과정 물질의 표면 혼입을 시사한다."
조금 더 깊게 보면
중성자원은 주로 탄소와 네온의 알파 반응이며, 중성자 밀도가 상대적으로 낮은 환경에서 작동합니다. 안정한 핵 가운데 중성자 포획 단면적이 작은 핵에서 반응이 정체되어 함량이 쌓이는데, 이것이 스트론튬·바륨·납 부근에 나타나는 함량 봉우리로 관측됩니다. 대체로 질량이 작은 별에서 오래 걸쳐 진행되므로 은하 화학 진화에서 뒤늦게 기여합니다.
주의할 점
r-과정과 만들어지는 원소가 일부 겹치지만, 중성자 포획 속도와 무대가 전혀 다릅니다. 어떤 원소의 함량을 해석할 때는 두 과정의 기여 비율을 나누어 따져야 합니다.