ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2021
Просмотров: 1637
Скачиваний: 1
Образование
Образование
легчайших
легчайших
ядер
ядер
Космологический
синтез
гелия
–
основной
механизм
его
образования
во
Вселенной
.
Синтез
гелия
из
водорода
в
звёздах
увеличивает
долю
4
He
по
массе
в
барионной
материи
примерно
на
10%.
Механизм
дозвёздного
образования
гелия
количественно
объясняет
распространённость
гелия
во
Вселенной
и
является
сильным
аргументом
в
пользу
догалактической
фазы
его
образования
и
всей
концепции
Большого
Взрыва
.
Космологический
нуклеосинтез
позволяет
объяснить
распространённость
во
Вселенной
таких
легчайших
ядер
как
дейтерий
(
2
H
),
изотопы
3
He
и
7
Li
.
Однако
их
количества
ничтожны
по
сравнению
с
ядрами
водорода
и
4
He
.
По
отношению
к
водороду
дейтерий
образуется
в
количестве
10
−
4
-10
−
5
,
3
He
–
в
количестве
≈
10
−
5
,
а
7
Li
–
в
количестве
≈
10
−
10
.
Горение
Горение
дейтерия
дейтерия
Когда
масса
вещества
звезды
в
результате
аккреции
достигает
0.1
массы
Солнца
,
температура
в
центре
звезды
возрастает
до
1
млн
.
К
и
в
жизни
протозвезды
начинается
новый
этап
–
реакции
термоядерного
синтеза
.
Однако
эти
термоядерные
реакции
отличаются
от
реакций
,
протекающих
в
звёздах
,
находящихся
в
стационарном
состоянии
,
типа
Солнца
.
Протекающая
на
Солнце
реакция
синтеза
p
+
p
→
2
H
+
e
+
+
e
ν
+
0,42
МэВ
,
требует
более
высокой
температуры
(
≈
10
млн
.
К
).
Температура
же
в
центре
протозвезды
составляет
всего
1
млн
.
К
.
При
такой
температуре
эффективно
протекает
реакция
слияния
ядра
дейтерия
2
H
+
2
H
→
3
He
+
n
+
3.27
МэВ
.
Дейтерий
,
как
и
4
Не
,
образуется
на
дозвёздной
стадии
эволюции
Вселенной
и
его
содержание
в
протозвезде
10
−
4
-10
−
5
от
содержания
протонов
.
Однако
этого
количества
дейтерия
достаточно
для
появления
в
центре
протозвезды
эффективного
источника
энергии
.
Реакции
Реакции
горения
горения
водорода
водорода
Горение
Горение
водорода
водорода
Ядерная
реакция
p
+
p
→
2
H
+
e
+
+
e
ν
+
Q
,
начинается
в
центральной
части
звезды
при
плотностях
≈
100
г
/
см
3
.
Эта
реакция
останавливает
дальнейшее
сжатие
звезды
.
Тепло
,
выделяющееся
в
процессе
термоядерной
реакции
горения
водорода
,
создаёт
давление
,
которое
противодействует
гравитационному
сжатию
и
не
позволяет
звезде
коллапсировать
.
Происходит
качественное
изменение
механизма
выделения
энергии
в
звезде
.
Если
до
начала
ядерной
реакции
горения
водорода
нагревание
звезды
происходило
,
главным
образом
,
за
счёт
гравитационного
сжатия
,
то
теперь
появляется
другой
доминирующий
механизм
–
энергия
выделяется
за
счёт
ядерных
реакций
синтеза
.
Звезда
приобретает
стабильные
размеры
и
светимость
,
которые
для
звезды
с
массой
,
близкой
к
солнечной
,
не
меняется
в
течение
миллиардов
лет
,
пока
происходит
«
сгорание
»
водорода
.
Это
самая
длительная
стадия
звёздной
эволюции
.
В
результате
сгорания
водорода
из
каждых
четырёх
ядер
водорода
образуется
одно
ядро
гелия
.
Наиболее
вероятная
цепочка
ядерных
реакций
на
Солнце
,
приводящих
к
этому
,
носит
название
протон
-
протонного
цикла
и
выглядит
следующим
образом
:
p
+
p
→
2
H
+
e
+
+
e
ν
+
0.42
МэВ
,
p
+
2
H
→
3
He
+
5.49
МэВ
,
3
He
+
3
He
→
4
He
+
p
+
p
+
12.86
МэВ
или
в
более
компактном
виде
4
p
→
4
He
+
2
e
+
+
2
e
ν
+
24.68
МэВ
.
Испускаемые
Солнцем
нейтрино
зарегистрированы
наземными
детекторами
,
что
подтверждает
протекание
на
Солнце
реакции
синтеза
.
Горение
Горение
водорода
водорода
9
5,810
лет
(0,42
МэВ
)
p p
d e
ν
+
⋅
+ ⎯⎯⎯⎯→ + +
8
3
3,210
лет
He
(5,49
МэВ
)
d p
γ
−
⋅
+ ⎯⎯⎯⎯→
+
5
3
3
4
1,510
лет
He
He
He 2 (12,86
МэВ
)
p
⋅
+
⎯⎯⎯⎯→
+
31%
69%
3
He +
3
He
4
He + 2p (12.86
МэВ
)
1.5·10
5
лет
(Q = 24.7
МэВ
)
ppI
3
He +
4
He
6.5·10
5
лет
7
Be +
γ
(1.59
МэВ
)
0.3%
(Q = 24.7
МэВ
)
ppIII
2·10
-8
лет
10
-29
лет
71·
год
7
Be+ p
8
Be*
8
B
4
He +
4
He (3.0
МэВ
)
8
Be* + e
+
+
ν
(14.06
МэВ
)
8
B +
γ
(0.14
МэВ
)
99.7%
4
He +
4
He (17.35
МэВ
)
(Q = 25.7
МэВ
)
ppII
7
Be + e
–
7
Li+ p
2·10
-5
лет
0.2·
года
7
Li +
γ
+
ν
(0.86
МэВ
)
p + p
5.8·10
9
лет
d + e
+
+
ν
(0.42
МэВ
)
p + p + e
–
d +
ν
(1.44
МэВ
)
d + p
3.2·10
-8
лет
3
He +
γ
(5.49
МэВ
)
2.3·10
12
лет
31%
69%
3
He +
3
He
4
He + 2p (12.86
МэВ
)
1.5·10
5
лет
(Q = 24.7
МэВ
)
ppI
3
He +
3
He
4
He + 2p (12.86
МэВ
)
1.5·10
5
лет
(Q = 24.7
МэВ
)
ppI
3
He +
4
He
6.5·10
5
лет
7
Be +
γ
(1.59
МэВ
)
0.3%
(Q = 24.7
МэВ
)
ppIII
2·10
-8
лет
10
-29
лет
71·
год
7
Be+ p
8
Be*
8
B
4
He +
4
He (3.0
МэВ
)
8
Be* + e
+
+
ν
(14.06
МэВ
)
8
B +
γ
(0.14
МэВ
)
(Q = 24.7
МэВ
)
ppIII
2·10
-8
лет
10
-29
лет
71·
год
7
Be+ p
8
Be*
8
B
4
He +
4
He (3.0
МэВ
)
8
Be* + e
+
+
ν
(14.06
МэВ
)
8
B +
γ
(0.14
МэВ
)
99.7%
4
He +
4
He (17.35
МэВ
)
(Q = 25.7
МэВ
)
ppII
7
Be + e
–
7
Li+ p
2·10
-5
лет
0.2·
года
7
Li +
γ
+
ν
(0.86
МэВ
)
4
He +
4
He (17.35
МэВ
)
(Q = 25.7
МэВ
)
ppII
7
Be + e
–
7
Li+ p
2·10
-5
лет
0.2·
года
7
Li +
γ
+
ν
(0.86
МэВ
)
p + p
5.8·10
9
лет
d + e
+
+
ν
(0.42
МэВ
)
p + p + e
–
d +
ν
(1.44
МэВ
)
d + p
3.2·10
-8
лет
3
He +
γ
(5.49
МэВ
)
2.3·10
12
лет