Przejdź do zawartości

Reakcja termojądrowa: Różnice pomiędzy wersjami

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
[wersja nieprzejrzana][wersja nieprzejrzana]
Usunięta treść Dodana treść
RManka (dyskusja | edycje)
Nie podano opisu zmian
RManka (dyskusja | edycje)
Nie podano opisu zmian
Linia 21: Linia 21:
:<math> p \rightarrow n + e^{+} +\nu_e </math>.
:<math> p \rightarrow n + e^{+} +\nu_e </math>.


Reakcja ta, jako konsekwencja [[odziaływania słabe|oddziaływań słabych]] jest bardzo powolna. Powoduje to, że gwiazdy świecą długo, a nie spalają się w jednej chwili lecz w ciągu milionów czy miliardów lat. W wyniku tej reakcji i w wyniku oddziaływania jądrowego tworzy się deuter:
Reakcja ta, jako konsekwencja [[odziaływanie słabe|oddziaływań słabych]] jest bardzo powolna. Powoduje to, że gwiazdy świecą długo, a nie spalają się w jednej chwili lecz w ciągu milionów czy miliardów lat. W wyniku tej reakcji i w wyniku oddziaływania jądrowego tworzy się deuter:
:<math> p +p \rightarrow d + e^{+} +\nu_e </math></center>
:<math> p +p \rightarrow d + e^{+} +\nu_e </math></center>

Wersja z 23:50, 15 sty 2005


Reakcja termojądrowa to reakcja syntezy jądrowej zwana też fuzją jądrową, polega na złączeniu się dwóch lżejszych jąder w jedno cięższe, często z uwolnieniem się dużej ilości energii. Jądra atomowe mają dodatni ładunek elektryczny i dlatego odpychają się, by jądra połączyły się ze sobą muszą zbliżyć się tak, by siły oddziaływań jądrowych pokonały odpychanie elektrostatyczne, potrzebna do tego jest prędkość (energia) jąder. Wysoką energię jąder uzyskuje się w bardzo wysokich temperaturach lub rozpędzając jądra w akcelatorach cząstek.

Przedrostek termo pochodzi od głównego sposobu w jaki wywoływana jest ta reakcja, w gwiazdach i bombie wodorowej, czyli przez podniesienie temperatury do kilkunastu milionów Kelvinów.

Reakcja termojądrowa jest głównym źródłem energii gwiazd i przemian we wszechświecie.

Reakcje termojądrowe w gwiazdach

W niezbyt masywnych gwiazdach ciągu głównego podstawową reakcją jest synteza jądra helu. Aby synteza nastąpiła jądra wodoru (protony) muszą się zbliżyć na odległość zasięgu oddziaływania jądrowego ( około 1 fm=10-13 cm ) Protony odpychają się jednak elektrostatycznie, a zatem muszą pokonać barierę potencjalną o wysokości około E=1 MeV. Taką energię termiczną mają cząstki o temperaturze 1010K. Tak wysokiej temperatury nie ma we wnętrzu gwiazd.

W oparciu o fizykę klasyczną nie da się więc wytłumaczyć promieniowania gwiazd. Nie istnieje również jądrowy stan związany dwóch protonów 2H. Istnieje tylko stan związany protonu i neutronu - czyli jądro deuteru (d). Aby nastąpiła synteza, jeden proton musi zamienić się na neutron. W próżni to neutron jest neistabilny i rozpada się zgodnie z rozpadem β:

Proces ten jest konsekwencją oddziaływań słabych (wymiany bozonu W). Podczas syntezy następuje odwrotny rozpad β:

.

Reakcja ta, jako konsekwencja oddziaływań słabych jest bardzo powolna. Powoduje to, że gwiazdy świecą długo, a nie spalają się w jednej chwili lecz w ciągu milionów czy miliardów lat. W wyniku tej reakcji i w wyniku oddziaływania jądrowego tworzy się deuter:

Reakcja ta jest niezmiernie wolna. Następna reakcja:

prowadzi do powstania izotopu helu, po którym następuje fuzja dwóch jąder helu:

Opisany powyżej ciąg reakcji jądrowych zwany jest cyklem węglowym. W pojedyńczym cyklu emitowane jest 26.2 MeV energii i jest to główne źródło energii gwiazd.

Pokonanie bariery potencjału elektrycznego potrzebnego do zapoczątkowania całego cyklu następuje na skutek kwantowego efektowi tunelowemu. Świecenie gwiazd, w tym naszego Słońca, jest zatem efektem kwantowym. W wyniku syntezy produkowane są neutrina i fotony. Wysokoenergetyczne fotony przekazują najpierw energię materii gwiazd podgrzewając ją aby po pewnym czasie wydostać się z pola grawitacyjnego gwiazdy i utworzyć jej fotosferę. Neutrina opuszczają wnętrza gwiazd niemal natychmiast po powstaniu. Dla fotonów środowisko wnętrza gwiazdy nie jest przezroczyste. Średnia droga swobodna fotonu we wnętrzu Słońca wynosi około m. Wydostanie się fotonu z wnętrza gwiazdu do fotosfery trwa niezmiernie długo.