NUCLEAR Fusion w gwiazdach

Wszystkie gwiazdy są gwiazdy, które uwalniają dużą ilość energii że emitują w postaci promieniowania. Emisje ze Słońca, najbliższej nam gwiazdy, docierają do nas w postaci światła i ciepła. Fakt ten jest postrzegany naturalnie i ludzkość była tego świadoma od zarania dziejów. Jednak to, co nie jest już tak oczywiste, to rodzaj reakcji, która powoduje uwolnienie tej ogromnej ilości energii. W tej lekcji od PROFESORA powiemy Ci, co fuzja jądrowa w gwiazdach.

Indeks

1. Co to jest fuzja jądrowa i jak jest wytwarzana?
2. Jak powstaje energia w gwiazdach?
3. Jak zachodzi fuzja jądrowa w gwiazdach?

Reakcje syntezy jądrowej, jak sama nazwa wskazuje, to reakcje jądrowe, w których kilka jąder lekkie atomy połącz, aby stworzyć nowy atom z cięższym jądrem produkt kombinacji protonów z kilku różnych jąder atomowych. Masa jądra powstałego w wyniku tego typu reakcji może być nieco mniejsza niż suma masy dwóch atomów, które brały udział w reakcji. Różnica masy jest uwalniana w postaci energii reakcji, zgodnie z

Co wiąże się z uwolnieniem dużej ilości energii. Dlatego synteza jądrowa jest bardzo wydajnym sposobem wytwarzania energii, znacznie bardziej niż jakakolwiek reakcja chemiczna, taka jak reakcja spalania oleju lub drewna. Reakcja syntezy jądrowej generuje około dziesięć milionów razy więcej energii niż jakakolwiek reakcja chemiczna.

Jednak tego rodzaju reakcje występują tylko w bardzo specyficznych warunkach w którym energia odpychania między dodatnimi ładunkami dwóch lekkich jąder jest przekraczana przez siłę jądrową, która jest zawsze przyciągająca i ma niewielki zasięg. Ten stan występuje tylko wtedy, gdy jądra atomowe poruszają się z dużą prędkością, co implikuje bardzo wysokie temperatury. W wysokich temperaturach atomy mają postać plazmy. Stan plazmy to stan fizyczny materii, w którym jądra są odłączone od elektronów.

Tak więc, aby zaszła reakcja fuzji, Kryterium Lawsona, który określa warunki temperaturowe, gęstość plazmy i czas ich utrzymywania warunki (zwane czasem uwięzienia w osoczu), które są niezbędne do wywołania reakcji fuzja nuklearna.

Najprostsza definicja a gwiazdaTo ten, który mówi, że jest gwiazdą, która emituje własne światło. Idąc głębiej, można powiedzieć, że jest ogromny kula gazowa w rewolucji, gdzie gaz jest przyciągany do środka kuli przez siły grawitacyjne, osiągając wysokie ciśnienia i temperatury, które wyzwalają reakcje jądrowe, które uwalniają duże ilości energii na zewnątrz w postaci promieniowania elektromagnetycznego, światła i gorąco.

Biorąc pod uwagę gwiazda to świetny reaktor jądrowy, jej skład nie jest stały i ewoluuje w czasie od jej narodzin, kiedy gwiazda zostaje zapalona lub „włączona”; dopóki gwiazda nie zużyje całego paliwa i „umrze”.

Na różnych etapach życia gwiazdy zmienia się skład i warunki, w jakich znajduje się jej plazma, a wraz z nimi reakcje syntezy jądrowej które znajdujemy w jego rdzeniu.

W tej lekcji szczegółowo przyjrzymy się najczęstszej reakcji syntezy jądrowej w gwiazdach ciągu głównego, takich jak nasza Słońce.

Zdjęcie: Prezi

W gwiazdach Kryterium Lawsona aby zaszły reakcje syntezy jądrowej. W tym przypadku uwięzienie plazmy zapewnia ogromna siła grawitacji. Różne reakcje fuzji wymagają różnych warunków temperatury i gęstości, aby przebiegały optymalnie.

W zależności od masy i wieku gwiazdy reakcje fuzji zachodzące w jej jądrze mogą być be trzy różne typy: fuzja protonowo-protonowa, fuzja helu lub cykl węglowy. Jako podsumowanie zobaczymy reakcję proton-proton, która jest najczęstsza.

Fuzja protonowo-protonowa: przekształcenie wodoru w hel.

Gwiazda sekwencji głównej składa się z 70% wodoru, 28% helu i 1,5% węgla, ozonu, tlenu i neonu oraz 0,5% żelaza i innych pierwiastków. Dlatego twój głównym paliwem jest wodór, który jest najprostszym atomem, którego jądro tworzy pojedynczy proton (cząstka subatomowa o masie i ładunku dodatnim).

Cykl reakcji fuzji proton-proton podsumowano w pięciu etapach:

1.- Fuzja dwóch protonów

Wewnątrz gwiazdy dwa atomy wodoru, czyli dwa protony, łączą się, tworząc pojedyncze jądro.

2.- Tworzenie deuteru

W tym jądrze utworzonym przez dwa protony jeden z nich przekształca się w neutron (cząstkę subatomową o masie, ale bez ładunku), dając początek jądru deuteru, ciężkiego izotopu wodoru, którego jądro składa się z protonu i neutron. Ten etap cyklu wymaga energii i w nim uwalniany jest pozyton lub antyelektron (cząstka o takich samych właściwościach jak elektron ale z ładunkiem dodatnim) i neutrino elektronowe lub lepton (cząstka subatomowa, która ma masę milion razy mniejszą niż masa elektron).

3.- Tworzenie jąder helu-3

Deuter, wytwarzany w drugiej reakcji cyklu, bierze udział w nowej reakcji fuzji jądrowej, włączając proton. W wyniku fuzji jądra deuteru z innym protonem (jądrem wodoru) powstaje jądro helu-3 (składające się z dwóch protonów i jednego neutronu).

4- Fuzja dwóch jąder helu

W tej czwartej reakcji dwa jądra helu łączą się ze sobą, tworząc jedno jądro złożone z dwóch neutronów i czterech protonów.

5.- Uwolnienie dwóch protonów

W ostatniej reakcji cyklu jądro utworzone w poprzedniej reakcji tworzy również jądro helu nazywana cząstką alfa, która składa się z dwóch neutronów i dwóch protonów, poprzez energetyczne uwolnienie dwóch protony.

Pełny cykl fuzji proton-proton obejmuje generowanie energii 25 MeV (megaelektronowoltów).

Obraz: Planety

Jeśli chcesz przeczytać więcej artykułów podobnych do Fuzja jądrowa w gwiazdach: podsumowanie, zalecamy wpisanie naszej kategorii Astronomia.

• Współpraca Borexino * (2014). Neutrina z pierwotnego procesu fuzji proton-proton w Słońcu. Stuttgart: Macmillan Publishers Limited.
• Davide Castelvecchi (2020). Neutrina ujawniają ostatnią tajemnicę syntezy jądrowej na Słońcu. Badania i nauka. Barcelona: Scientific Press S.L.