ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.02.2019
Просмотров: 3266
Скачиваний: 3
16
Нуклеосинтез
Основные стадии:
1) Большой Взрыв - Возникновение
Вселенной
• 13,7 ± 0,2 миллиарда лет назад
• Спустя 10
-42
с после Взрыва плотность
вещества и температура составляют 10
94
г/см
3
и 10
32
К соответственно
(чудовищные величины!)
– доминируют кванты энергии;
- «объединенные силы взаимодействия»
Из первоначально чрезвычайно плотного и
горячего состояния наш мир начал
расширяться и остывать
17
2) Эпоха инфляции:
(inflatio – лат. раздувание)
с 10
-36
с по 10
-32
с – стремительное расширение Вселенной
по экспоненциальному закону в 10
30
раз и остывание до
t, при которой энергия кванта меньше массы покоя
частиц
- выделились
четыре вида фундаментальных
взаимодействий частиц – гравитационное,
электромагнитное, сильное и слабое ядерные
3) эпоха кварков: началась с 10
-12
с
4) образование адронов (частиц, в
которые связываются
кварки силами сильного взаимодействия
) - возникли
протон и нейтрон, состоящие из трех кварков .
Появление протонов знаменовало приход ядер атомов
первого химического элемента – водорода.
18
5) При температурах порядка 10
10
–10
9
К становится
возможным протекание ядерных реакций
первичного
нуклеосинтеза
– образование из протонов ядер атомов
более тяжелых элементов.
Эпоха первичного нуклеосинтеза длилась примерно с
3 по
20 мин после Большого Взрыва
. В это время была
заложена основная особенность химического состава
Вселенной в целом – преобладание в ней водорода и
гелия в соотношении H/He = 3/1.
- при столкновении нейтронов и протонов образовались
ядра дейтерия – тяжелого водорода:
n + p →
2
Н + γ
- в следующих ядерных реакциях образовались ядра гелия:
2
Н + p →
3
He + γ,
2
3
He →
4
He +
2
He + γ,
19
• 6)
протон-протонный цикл
• Процессы ядерного синтеза, дающие энергию излучения
звезд, называют ядерным «горением»: ядерное горение
водорода, гелия, углерода, кислорода, неона и т.д.
• На протяжении большей части жизни звезд водород в их
недрах превращается в гелий. Это напоминает процессы
первичного нуклеосинтеза в первые минуты существования
Вселенной за одним исключением. В звездах первого
поколения почти не было свободных нейтронов.
• Нейтрон – частица нестабильная и распадается по реакции:
n → p + e
-
+ ν
• Период полураспада - около 10 мин.
• В звездах первого поколения, как и в современных звездах с
массой, равной или меньшей массы нашего Солнца
,
ядерный синтез гелия из протонов идет по
протон-
протонному
или рр-циклу
р + р →
2
He + е
+
+ ν + 0.42 МэВ
20
• Суммарное уравнение реакций цикла ррI:
4 р →
4
He + 2 е
+
+ 2ν + 2γ + 24,68 МэВ
• образующиеся при столкновении протонов
античастицы – позитроны тут же аннигилируют
с электронами звездного вещества:
е
-
+ е
+
→ 2γ + 1,02 МэВ
• суммарный энергетический эффект протон-
протонного цикла:
4 р + 2 е
-
→
4
He + 2ν + 4γ + 26,72 МэВ
• Ядерная реакция превращения водорода в гелий
является основным источником энергии Солнца