Branduolio sintezė žvaigždėse

Visos žvaigždės yra žvaigždės, kurios išleidžia daug energijos kad jie skleidžia radiacijos pavidalu. Saulės, arčiausiai mums esančios žvaigždės, išmetami spinduliai mus pasiekia šviesos ir šilumos pavidalu. Šis faktas suvokiamas natūraliai ir žmonija apie tai žino nuo laiko pradžios. Tačiau tai, kas nebėra tokia akivaizdi, yra reakcijos tipas, dėl kurio išsiskiria šis milžiniškas energijos kiekis. Šioje PROFESORIAUS pamokoje mes jums pasakysime, kas yra branduolio sintezė žvaigždėse.

Indeksas

1. Kas yra branduolio sintezė ir kaip ji gaminama?
2. Kaip energija generuojama žvaigždėse?
3. Kaip vyksta branduolio sintezė žvaigždėse?

Branduolio sintezės reakcijos, kaip rodo jų pavadinimas, yra tos branduolinės reakcijos, kuriose keli branduoliai šviesos atomai sujungti sukurti naujas atomas su sunkesniu branduoliu kelių skirtingų atomų branduolių protonų derinio produktas. Branduolio masė, atsirandanti dėl tokio tipo reakcijos, gali būti šiek tiek mažesnė už dviejų reakcijoje dalyvavusių atomų masės sumą. Masės skirtumas išsiskiria reakcijos energijos pavidalu, remiantis

Tai reiškia, kad išleidžiamas didelis energijos kiekis. Todėl branduolių sintezė yra labai efektyvus energijos gamybos būdas, daug labiau nei bet kuri cheminė reakcija, pavyzdžiui, naftos ar medienos degimo reakcija. Maždaug susidaro branduolio sintezės reakcija dešimt milijonų kartų daugiau energijos nei bet kuri cheminė reakcija.

Tačiau tokios reakcijos jie atsiranda tik labai specifinėmis sąlygomis kurioje atstumiamąją energiją tarp dviejų šviesos branduolių teigiamų krūvių viršija branduolinė jėga, kuri visada yra patraukli ir mažo nuotolio. Ši būklė atsiranda tik tada, kai atomo branduoliai juda dideliu greičiu, o tai reiškia labai aukštą temperatūrą. Aukštoje temperatūroje atomai yra plazmos pavidalu. Plazmos būsena yra tokia fizinė materijos būsena, kurioje branduoliai yra atitrūkę nuo elektronų.

Taigi, norint įvykti sintezės reakcija, Lawsono kriterijus, kuris nustato temperatūros sąlygas, plazmos tankį ir laiką, per kurį jos palaikomos sąlygos (vadinamos plazmos uždarymo laiku), kurios yra būtinos norint sukelti branduolio sintezė.

Paprasčiausias a apibrėžimas žvaigždėTai tas, kuris sako, kad tai žvaigždė, skleidžianti savo šviesą. Gilindamiesi galime pasakyti, kad tai yra didžiulė dujų sfera revoliucijoje, kur dujos traukiasi į sferos centrą gravitacinėmis jėgomis, pasiekdamos aukštą slėgį ir tokią temperatūrą sukelti branduolines reakcijas, kurios išskiria didelį energijos kiekį į išorę elektromagnetinės spinduliuotės, šviesos ir karšta.

Atsižvelgiant į žvaigždė yra puikus branduolinis reaktorius, jo sudėtis nėra pastovi ir laikui bėgant kinta nuo jos gimimo, kai žvaigždė užsidega arba „įjungiama“; kol žvaigždė sunaudos visą savo kurą ir „numirs“.

Per įvairius žvaigždės gyvenimo etapus keičiasi jos plazmos sudėtis ir sąlygos, o kartu ir jos branduolio sintezės reakcijos kad randame jos esmę.

Šioje pamokoje išsamiai pamatysime dažniausiai pasitaikančią branduolio sintezės reakciją pagrindinėse sekos žvaigždėse, tokiose kaip mūsų Saulė.

Vaizdas: Prezi

Žvaigždėse Lawsono kriterijus kad vyktų branduolių sintezės reakcijos. Šiuo atveju plazmos uždarymą suteikia didžiulė gravitacinė jėga. Skirtingoms sintezės reakcijoms reikalingos skirtingos temperatūros ir tankio sąlygos, kad jos vyktų optimaliai.

Priklausomai nuo žvaigždės masės ir amžiaus, jos branduolyje vykstančios sintezės reakcijos gali būti trys skirtingi tipai: protonų-protonų susiliejimas, helio sintezė arba anglies ciklas. Apibendrindami pamatysime protono-protono reakciją, kuri yra dažniausia.

Protonų ir protonų susiliejimas: vandenilio transformacija į helį.

Pagrindinę sekos žvaigždę sudaro 70% vandenilio, 28% helio ir 1,5% anglies, ozono, deguonies ir neono bei 0,5% geležies ir kitų elementų. Todėl jūsų pagrindinis kuras yra vandenilis, kuris yra paprasčiausias atomas ir kurio branduolį sudaro vienas protonas (subatominė dalelė, turinti masę ir teigiamą krūvį).

Protonų ir protonų sintezės reakcijos ciklas yra apibendrintas penkiais etapais:

1.- Dviejų protonų susiliejimas

Žvaigždės viduje susilieja du vandenilio atomai, tai yra, du protonai, kad susidarytų vienas branduolys.

2.- Deuterio susidarymas

Šiame branduolyje, kurį sudaro du protonai, vienas iš jų transformuojamas į neutroną (subatominę dalelę su mase, bet be krūvį), dėl kurio susidaro deuterio branduolys, sunkusis vandenilio izotopas, kurio branduolį sudaro protonas ir neutronas. Šiam ciklo etapui reikalinga energija ir jame išsiskiria pozitronas arba antielektronas (dalelė, pasižyminti tomis pačiomis elektrono charakteristikomis bet turinčių teigiamą krūvį) ir elektronų neutrino arba leptono (subatominės dalelės, kurios masė milijoną kartų mažesnė nei elektronas).

3.- Helio-3 branduolių susidarymas

Deuteris, susidaręs antroje ciklo reakcijoje, dalyvauja naujoje branduolio sintezės reakcijoje, įtraukiant protoną. Susiliejus deuterio branduoliui su kitu protonu (vandenilio branduoliu), susidaro Helio-3 branduolys (sudarytas iš dviejų protonų ir vieno neutrono).

4- Dviejų helio branduolių susiliejimas

Šioje ketvirtoje reakcijoje du helio branduoliai susijungia, kad susidarytų vienas branduolys, sudarytas iš dviejų neutronų ir keturių protonų.

5.- Dviejų protonų išsiskyrimas

Paskutinėje ciklo reakcijoje ankstesnėje reakcijoje susiformavęs branduolys taip pat sudaro helio branduolį vadinama alfa dalele, kurią sudaro du neutronai ir du protonai, energiškai išlaisvinant du protonai.

Visas protonų ir protonų sintezės ciklas apima 25 MeV (megaelektroninių voltų) energijos generavimą.

Vaizdas: planetos

Jei norite perskaityti daugiau panašių į Branduolio sintezė žvaigždėse: santrauka, rekomenduojame įvesti mūsų kategoriją Astronomija.

• „Borexino“ bendradarbiavimas * (2014). Neutrinai iš pirminio protono - protonų susiliejimo Saulėje proceso. Štutgartas: „Macmillan Publishers Limited“.
• Davide Castelvecchi. (2020). Neutrinai atskleidžia galutinę branduolio sintezės Saulėje paslaptį. Tyrimai ir mokslas. Barselona: Scientific Press S.L.