NUCLEAIRE fusie in de sterren

Alle sterren zijn sterren die veel energie afgeven release dat ze uitzenden in de vorm van straling. Emissies van de zon, de ster die het dichtst bij ons staat, bereiken ons in de vorm van licht en warmte. Dit feit wordt natuurlijk waargenomen en de mensheid is zich er sinds het begin der tijden van bewust. Wat echter niet meer zo voor de hand liggend is, is het type reactie dat resulteert in het vrijkomen van deze enorme hoeveelheid energie. In deze les van een PROFESSOR vertellen we je wat de kernfusie in de sterren.

Inhoudsopgave

1. Wat is kernfusie en hoe wordt het geproduceerd?
2. Hoe wordt energie opgewekt in sterren?
3. Hoe vindt kernfusie plaats in sterren?

Kernfusiereacties zijn, zoals de naam al doet vermoeden, die kernreacties waarbij meerdere kernen van lichte atomen combineren om een ​​. te maken nieuw atoom met een zwaardere kern product van de combinatie van protonen van verschillende atoomkernen. De massa van de kern die het gevolg is van dit type reactie kan iets minder zijn dan de som van de massa van de twee atomen die aan de reactie hebben deelgenomen. Het verschil in massa komt vrij in de vorm van reactie-energie, volgens de

Waarbij een grote hoeveelheid energie vrijkomt. Daarom is kernfusie een zeer efficiënte manier om energie op te wekken, veel meer dan welke chemische reactie dan ook, zoals de verbranding van olie of hout. Een kernfusiereactie genereert ongeveer tien miljoen keer meer energie dan welke chemische reactie dan ook.

Maar dit soort reacties ze komen alleen voor onder zeer specifieke omstandigheden waarin de afstotingsenergie tussen de positieve ladingen van twee lichte kernen wordt overschreden door de kernkracht, die altijd aantrekkelijk en van korte afstand is. Deze toestand treedt alleen op wanneer atoomkernen met hoge snelheid bewegen, wat zeer hoge temperaturen impliceert. Bij hoge temperaturen hebben de atomen de vorm van plasma. De plasmatoestand is die fysieke toestand van de materie, waarin de kernen zijn losgemaakt van de elektronen.

Dus om een ​​fusiereactie te laten plaatsvinden, Criterium van Lawson, die de temperatuuromstandigheden, de dichtheid van het plasma en de tijd waarin deze worden gehandhaafd vaststelt aandoeningen (de zogenaamde plasma-opsluitingstijd), die nodig zijn om een ​​reactie van kernfusie.

De eenvoudigste definitie van a sterHet is degene die zegt dat het een ster is die zijn eigen licht uitstraalt. Als we dieper gaan, kunnen we zeggen dat het een enorm is gasbol in revolutie, waar het gas door zwaartekrachten naar het middelpunt van de bol wordt aangetrokken, waardoor hoge drukken en temperaturen worden bereikt die ze veroorzaken kernreacties die grote hoeveelheden energie naar buiten afgeven in de vorm van elektromagnetische straling, licht en heet.

Gezien de een ster is een geweldige kernreactor, de samenstelling is niet constant en evolueert in de loop van de tijd sinds zijn geboorte, wanneer de ster wordt ontstoken of "aangezet"; totdat de ster al zijn brandstof opgebruikt en "sterft".

Gedurende de verschillende stadia van het leven van een ster veranderen de samenstelling en omstandigheden waarin het plasma wordt aangetroffen, en daarmee de kernfusiereacties die we in de kern vinden.

In deze les zullen we in detail de meest voorkomende kernfusiereactie in hoofdreekssterren bekijken, zoals onze Zon.

Afbeelding: Prezi

In de sterren de Criterium van Lawson om kernfusiereacties te laten plaatsvinden. In dit geval wordt de opsluiting van het plasma bepaald door de enorme zwaartekracht. Verschillende fusiereacties vereisen verschillende temperatuur- en dichtheidsomstandigheden om ze optimaal te laten plaatsvinden.

Afhankelijk van de massa en de leeftijd van de ster, kunnen de fusiereacties die plaatsvinden in de kern van zijn drie verschillende soorten: proton-protonfusie, heliumfusie of de koolstofcyclus. Als samenvatting zullen we de proton-protonreactie zien, die het meest voorkomt.

Proton-protonfusie: transformatie van waterstof naar helium.

Een hoofdreeksster, het bestaat uit 70% waterstof, 28% helium en 1,5% koolstof, ozon, zuurstof en neon en 0,5% ijzer en andere elementen. daarom uw belangrijkste brandstof is waterstof, dat het eenvoudigste atoom is en waarvan de kern wordt gevormd door een enkel proton (subatomair deeltje met massa en positieve lading).

De proton-protonfusiereactiecyclus wordt samengevat in vijf stappen:

1.- Fusie van twee protonen

In de ster smelten twee waterstofatomen, dat wil zeggen twee protonen, samen om een ​​enkele kern te vormen.

2.- Deuteriumvorming

In deze kern gevormd door twee protonen, wordt een van hen omgezet in een neutron (subatomair deeltje met massa, maar zonder lading), waardoor een kern van deuterium ontstaat, een zware isotoop van waterstof met een kern bestaande uit een proton en een neutron. Deze stap van de cyclus vereist energie en daarin komt een positron of anti-elektron vrij (een deeltje met dezelfde eigenschappen van het elektron maar met een positieve lading) en een elektronenneutrino of lepton (subatomair deeltje met een massa die een miljoen keer kleiner is dan die van de elektron).

3.- Vorming van Helium-3-kernen

Deuterium, geproduceerd in de tweede reactie van de cyclus, neemt deel aan een nieuwe kernfusiereactie, waarin een proton is opgenomen. De fusie van de deuteriumkern met een ander proton (waterstofkern) geeft aanleiding tot een Helium-3-kern (bestaande uit twee protonen en één neutron).

4- Fusie van twee heliumkernen

In deze vierde reactie smelten twee heliumkernen samen, waardoor een enkele kern ontstaat die bestaat uit twee neutronen en vier protonen.

5.- Vrijgave van twee protonen

In de laatste reactie van de cyclus vormt de kern gevormd in de vorige reactie ook een heliumkern een alfadeeltje genoemd, dat bestaat uit twee neutronen en twee protonen, door de energetische afgifte van twee protonen.

De volledige cyclus van proton-protonfusie omvat een opwekking van energie van 25 MeV (mega-elektronvolt).

Afbeelding: Planeten

Als u meer artikelen wilt lezen die vergelijkbaar zijn met Kernfusie in de sterren: samenvatting, raden we u aan om onze categorie van Astronomie.

• Borexino-samenwerking * (2014). Neutrino's van het primaire proton-protonfusieproces in de zon. Stuttgart: Macmillan Publishers Limited.
• Davide Castelvecchi (2020). Neutrino's onthullen het laatste geheim van kernfusie op de zon. Onderzoek en wetenschap. Barcelona: Scientific Press S.L.