ЯДРЕН синтез в звездите

Всички звезди са звезди, които отделят голямо количество енергия че те излъчват под формата на радиация. Емисиите от Слънцето, най-близката до нас звезда, достигат до нас под формата на светлина и топлина. Този факт се възприема естествено и човечеството го осъзнава от началото на времето. Това, което вече не е толкова очевидно, е видът реакция, която води до освобождаването на това огромно количество енергия. В този урок от ПРОФЕСОР ви казваме какво ядрен синтез в звездите.

Индекс

1. Какво е ядрен синтез и как се произвежда?
2. Как се генерира енергия в звездите?
3. Как се получава ядрен синтез в звездите?

Реакциите на ядрен синтез, както подсказва името им, са онези ядрени реакции, при които няколко ядра от леки атоми комбинирайте, за да създадете нов атом с по-тежко ядро продукт на комбинацията от протони от няколко различни атомни ядра. Масата на ядрото в резултат на този тип реакция може да бъде малко по-малка от сумата от масата на двата атома, участвали в реакцията. Разликата в масата се освобождава под формата на реакционна енергия, според

Което включва освобождаване на голямо количество енергия. Следователно ядреният синтез е много ефективен начин за генериране на енергия, много повече от която и да е химическа реакция като реакция на изгаряне на нефт или дърво. Реакция на ядрен синтез генерира приблизително десет милиона пъти повече енергия от която и да е химическа реакция.

Този вид реакции обаче те се срещат само при много специфични условия при които енергията на отблъскване между положителните заряди на две леки ядра се надвишава от ядрената сила, която винаги е привлекателна и с малък обсег. Това състояние възниква само когато атомните ядра се движат с висока скорост, което предполага много високи температури. При високи температури атомите са под формата на плазма. Плазменото състояние е онова физическо състояние на материята, при което ядрата се отделят от електроните.

По този начин, за да се получи реакция на сливане, Критерият на Лоусън, който установява температурните условия, плътността на плазмата и времето, в което те се поддържат условия (наречени време на задържане на плазмата), които са необходими за предизвикване на реакция на ядрен синтез.

Най-простото определение на a звездаТя казва, че е звезда, която излъчва собствена светлина. Навлизайки по-дълбоко, можем да кажем, че това е огромно газова сфера в революция, където газът се привлича към центъра на сферата от гравитационни сили, достигайки високи налягания и температури, които задействат ядрени реакции, които освобождават големи количества енергия навън под формата на електромагнитно излъчване, светлина и горещо.

предвид звездата е страхотен ядрен реактор, съставът му не е постоянен и се развива с течение на времето от раждането му, когато звездата е запалена или „включена“; докато звездата изразходва цялото си гориво и „умре“.

По време на различните етапи от живота на звездата съставът и условията, в които се намира нейната плазма, се променят, а заедно с тях и реакции на ядрен синтез което намираме в основата му.

В този урок ще видим подробно най-често срещаната реакция на ядрен синтез в звезди от основната последователност, като нашата Слънце.

Изображение: Prezi

В звездите Критерият на Лоусън за провеждане на реакции на ядрен синтез. В този случай задържането на плазмата се дава от огромната гравитационна сила. Различните реакции на синтез изискват различни условия на температура и плътност, за да се осъществят оптимално.

В зависимост от масата и възрастта на звездата, реакциите на синтез, които протичат в ядрото й, могат да бъдат три различни вида: сливане на протон-протон, сливане на хелий или въглеродния цикъл. Като обобщение ще видим протон-протонната реакция, която е най-честата.

Протон-протонно сливане: трансформация на водород в хелий.

Звезда с основна последователност, тя се състои от 70% водород, 28% хелий и 1,5% въглерод, озон, кислород и неон и 0,5% желязо и други елементи. Следователно вашата основното гориво е водородът, който е най-простият атом и чието ядро ​​е образувано от един протон (субатомна частица с маса и положителен заряд).

Реакционният цикъл на протон-протонно сливане е обобщен в пет стъпки:

1. - Сливане на два протона

Вътре в звездата два водородни атома, т.е. два протона, се сливат, образувайки едно ядро.

2.- Образуване на деутерий

В това ядро, образувано от два протона, единият от тях се трансформира в неутрон (субатомна частица с маса, но без заряд), което води до ядро ​​на деутерий, тежък изотоп на водорода, който има ядро, съставено от протон и неутрон. Тази стъпка от цикъла изисква енергия и в него се освобождава позитрон или антиелектрон (частица със същите характеристики на електрона но с положителен заряд) и електронно неутрино или лептон (субатомна частица, която има маса един милион пъти по-малка от тази на електрон).

3. - Образуване на хелий-3 ядра

Деутерият, произведен във втората реакция на цикъла, участва в нова реакция на ядрен синтез, включваща протон. Сливането на ядрото на деутерия с друг протон (ядро на водорода) води до ядро ​​на хелий-3 (съставено от два протона и един неутрон).

4- Сливане на две хелиеви ядра

В тази четвърта реакция две хелиеви ядра се сливат, за да дадат началото на едно ядро, съставено от два неутрона и четири протона.

5. - Освобождаване на два протона

В последната реакция на цикъла ядрото, образувано в предишната реакция, също образува ядро ​​на хелий наречена алфа частица, която се състои от два неутрона и два протона, чрез енергийното освобождаване на два протони.

Пълният цикъл на протон-протонно сливане включва генериране на енергия от 25 MeV (мегаелектронволта).

Изображение: Планети

Ако искате да прочетете повече статии, подобни на Ядрен синтез в звездите: резюме, препоръчваме да въведете нашата категория на Астрономия.

• Borexino Collaboration * (2014). Неутрино от първичния процес на сливане на протон - протон в Слънцето. Щутгарт: Macmillan Publishers Limited.
• Давиде Кастелвеки. (2020). Неутрините разкриват последната тайна на ядрения синтез на Слънцето. Изследвания и наука. Барселона: Scientific Press S.L.