Yıldızlarda NÜKLEER Füzyon

Bütün yıldızlar büyük miktarda enerji açığa çıkaran yıldızlar radyasyon şeklinde yayarlar. Bize en yakın yıldız olan Güneş'ten gelen emisyonlar bize ışık ve ısı şeklinde ulaşır. Bu gerçek doğal olarak algılanır ve insanlık, zamanın başlangıcından beri bunun farkındadır. Bununla birlikte, artık çok açık olmayan şey, bu muazzam miktarda enerjinin serbest bırakılmasıyla sonuçlanan reaksiyon türüdür. Bir PROFESÖR'den aldığımız bu derste size yıldızlarda nükleer füzyon.

dizin

1. Nükleer füzyon nedir ve nasıl üretilir?
2. Yıldızlarda enerji nasıl üretilir?
3. Yıldızlarda nükleer füzyon nasıl oluşur?

Nükleer füzyon reaksiyonları, adından da anlaşılacağı gibi, birkaç çekirdeğin meydana geldiği nükleer reaksiyonlardır. hafif atomlar oluşturmak için birleştirmek daha ağır çekirdeğe sahip yeni atom birkaç farklı atom çekirdeğinden proton kombinasyonunun ürünü. Bu tür bir reaksiyondan kaynaklanan çekirdeğin kütlesi, reaksiyona katılan iki atomun kütlesinin toplamından biraz daha az olabilir. Kütle farkı tepkime enerjisi şeklinde açığa çıkar.

Bu, büyük miktarda enerjinin serbest bırakılmasını içerir. Bu nedenle, nükleer füzyon, petrol veya odun yanması reaksiyonu gibi herhangi bir kimyasal reaksiyondan çok daha fazla, enerji üretmenin çok verimli bir yoludur. Bir nükleer füzyon reaksiyonu yaklaşık olarak herhangi bir kimyasal reaksiyondan on milyon kat daha fazla enerji.

Ancak bu tür tepkiler sadece çok özel koşullar altında ortaya çıkarlar iki hafif çekirdeğin pozitif yükleri arasındaki itme enerjisinin, her zaman çekici ve kısa menzilli olan nükleer kuvvet tarafından aşıldığı yer. Bu durum yalnızca atom çekirdekleri çok yüksek sıcaklıklar anlamına gelen yüksek hızda hareket ettiğinde ortaya çıkar. Yüksek sıcaklıklarda atomlar plazma şeklindedir. Plazma durumu, çekirdeklerin elektronlardan ayrıldığı maddenin fiziksel halidir.

Bu nedenle, bir füzyon reaksiyonunun meydana gelmesi için, Lawson'ın kriterisıcaklık koşullarını, plazmanın yoğunluğunu ve bunların muhafaza edildiği süreyi belirleyen reaksiyonunu tetiklemek için gerekli olan koşullar (plazma hapsi süresi olarak adlandırılır) nükleer füzyon.

en basit tanımı bir starKendi ışığını yayan bir yıldız olduğunu söyleyen kişidir. Daha derine inersek, bunun çok büyük olduğunu söyleyebiliriz. gaz küresi devrimGazın yerçekimi kuvvetleri tarafından kürenin merkezine çekildiği, yüksek basınçlara ve sıcaklıklara ulaştığı yer. elektromanyetik radyasyon, ışık ve Sıcak.

verilen bir yıldız büyük bir nükleer reaktördür, bileşimi sabit değildir ve doğumundan itibaren, yıldızın tutuşması veya "açılması" ile zaman içinde gelişir; yıldız tüm yakıtını tüketip "ölene" kadar.

Bir yıldızın yaşamının farklı evreleri boyunca, plazmasının bulunduğu bileşim ve koşullar değişir ve bunlarla birlikte nükleer füzyon reaksiyonları özünde bulduğumuz.

Bu derste, anakol yıldızlarında en yaygın nükleer füzyon reaksiyonunu ayrıntılı olarak göreceğiz. Güneş.

Resim: Prezi

yıldızlarda Lawson'ın kriteri Nükleer füzyon reaksiyonlarının gerçekleşmesi için. Bu durumda, plazmanın hapsi muazzam yerçekimi kuvveti tarafından verilir. Farklı füzyon reaksiyonları, optimal olarak gerçekleşmesi için farklı sıcaklık ve yoğunluk koşulları gerektirir.

Yıldızın kütlesine ve yaşına bağlı olarak çekirdeğinde meydana gelen füzyon reaksiyonları şu şekilde olabilir: üç farklı tip: proton-proton füzyonu, helyum füzyonu veya karbon döngüsü. Özet olarak, en sık görülen proton-proton reaksiyonunu göreceğiz.

Proton-proton füzyonu: Hidrojenin Helyuma dönüşümü.

Bir ana dizi yıldızı, %70 Hidrojen, %28 Helyum ve %1,5 karbon, ozon, oksijen ve neon ve %0,5 demir ve diğer elementlerden oluşur. bu nedenle senin ana yakıt hidrojendir, en basit atom olan ve çekirdeği tek bir protondan (kütleli ve pozitif yüklü atom altı parçacık) oluşan.

Proton-proton füzyon reaksiyon döngüsü beş adımda özetlenir:

1.- İki protonun füzyonu

Yıldızın içinde iki hidrojen atomu yani iki proton birleşerek tek bir çekirdek oluşturur.

2.- Döteryum oluşumu

İki protonun oluşturduğu bu çekirdekte, biri nötrona (kütlesi olan ama atom altı parçacık) dönüştürülür. yük), bir proton ve bir çekirdekten oluşan ağır bir hidrojen izotopu olan döteryum çekirdeğine yol açar nötron. Döngünün bu adımı enerji gerektirir ve içinde bir pozitron veya antielektron (elektronla aynı özelliklere sahip bir parçacık) salınır. ancak pozitif yüklü) ve bir elektron nötrino veya lepton (kütlesi atomun kütlesinden bir milyon kat daha az olan atom altı parçacık) elektron).

3.- Helyum-3 çekirdeklerinin oluşumu

Döngünün ikinci reaksiyonunda üretilen döteryum, bir proton içeren yeni bir nükleer füzyon reaksiyonuna katılır. Döteryum çekirdeğinin başka bir protonla (hidrojen çekirdeği) füzyonu, bir Helyum-3 çekirdeğini (iki proton ve bir nötrondan oluşan) ortaya çıkarır.

4- İki helyum çekirdeğinin füzyonu

Bu dördüncü reaksiyonda, iki helyum çekirdeği birleşerek iki nötron ve dört protondan oluşan tek bir çekirdeğe yol açar.

5.- İki protonun serbest bırakılması

Döngünün son tepkimesinde bir önceki tepkimede oluşan çekirdek Helyum çekirdeğini oluşturur. iki nötron ve iki protondan oluşan bir alfa parçacığı olarak adlandırılır. protonlar.

Proton-proton füzyonunun tam döngüsü, 25 MeV (mega-elektron volt) enerji üretimini içerir.

Resim: Gezegenler

Buna benzer daha fazla makale okumak istiyorsanız Yıldızlarda nükleer füzyon: özet, kategorimize girmenizi tavsiye ederiz. Astronomi.

• Borexino İşbirliği * (2014). Güneş'teki birincil proton - proton füzyon sürecinden gelen nötrinolar. Stuttgart: Macmillan Publishers Limited.
• Davide Castelvecchi (2020). Nötrinolar, Güneş'teki nükleer füzyonun son sırrını ortaya koyuyor. Araştırma ve bilim. Barselona: Scientific Press S.L.