Nucleosynthesis and Fusion Reaction

Nucleosynthesis and Fusion Reactions

Nucleosynthesis simply refers to the production of nuclei heavier than hydrogen. This occurs in main sequence stars through two main processes, the proton-proton chain and the CNO cycle (carbon, nitrogen, oxygen). Primordial nucleosynthesis occurred very early in the history of the Universe, resulting in some helium and small traces of lithium and deuterium, the heavy isotope of hydrogen. Fusion processes in post-main sequence stars are responsible for many of the heavier nuclei. Other mechanisms such as neutron capture also occur in the last stages of massive stars. Both discussed in later pages.

Main sequence stars fuse hydrogen into helium within their cores. This is sometimes called "hydrogen burning" but you need to be careful with this term. "Burning" implies a combustion reaction with oxygen but the process within stellar cores is a nuclear reaction, not a chemical one.

The nuclear fusion in the cores of main sequence stars involves positive hydrogen nuclei, ionised hydrogen atoms or protons, to slam together, releasing energy in the process. At each stage of the reaction, the combined mass of the products is less than the total mass of the reactants. This mass difference is what accounts for the energy released according to Einstein's famous equation: E = m c2 where E is the energy, m the mass and c the speed of light in a vacuum. This is better expressed as:

E = Δm c2 where Δm is the change in mass. (Equation 6.2)
In conditions such as those on Earth, if we try to bring two protons (hydrogen nuclei) together the electrostatic interaction tends to cause them to repel. This coulombic repulsion must be overcome if the protons are to fuse. The actual process whereby two protons can fuse involves a quantum mechanical effect known as tunneling and in practice requires the protons to have extremely high kinetic energies. This means that they must be traveling very fast, that is have extremely high temperatures. Nuclear fusion only starts in the cores of stars when the density in the core is great and the temperature reaches about 10 million K.

There are two main processes by which hydrogen fusion takes place in main sequence stars - the proton-proton chain and the CNO (for carbon, nitrogen, oxygen) cycle.

Proton-Proto

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

nucleosynthesis และฟิวชั่นปฏิกิริยาnucleosynthesis เพียงหมายถึงการผลิตของนิวเคลียสที่หนักกว่าไฮโดรเจน นี้เกิดขึ้นในดาวลำดับหลักสองกระบวนการหลักโซ่โปรตอนโปรตอนและวงจร CNO (คาร์บอนไนโตรเจนออกซิเจน) ลำดับ nucleosynthesis เกิดขึ้นมากในช่วงต้นประวัติศาสตร์ของจักรวาลที่มีผลในบางฮีเลียมและร่องรอยเล็ก ๆ ของลิเธียมและดิวทีเรียม, ไอโซโทปหนักของไฮโดรเจน กระบวนการฟิวชั่นดาวลำดับการโพสต์หลักมีความรับผิดชอบในหลายนิวเคลียสที่หนักกว่า กลไกอื่น ๆ เช่นการจับนิวตรอนนอกจากนี้ยังเกิดขึ้นในขั้นตอนสุดท้ายของดาวขนาดใหญ่ ทั้งสองกล่าวถึงในหน้าต่อมา. ดาวลำดับหลักหลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมภายในแกนของพวกเขา ซึ่งบางครั้งเรียกว่า "การเผาไหม้ไฮโดรเจน" แต่คุณจะต้องระมัดระวังกับคำนี้ "เผา" หมายถึงการเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้กับออกซิเจน แต่กระบวนการภายในแกนตัวเอกเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ไม่ได้เป็นหนึ่งในสารเคมี. ฟิวชั่นนิวเคลียร์ในแกนกลางของดาวลำดับหลักที่เกี่ยวข้องกับนิวเคลียสไฮโดรเจนบวกอะตอมไฮโดรเจนซึมหรือโปรตอนจะยุติร่วมกัน ปล่อยพลังงานในกระบวนการ ในแต่ละขั้นตอนของปฏิกิริยามวลรวมของผลิตภัณฑ์ที่มีค่าน้อยกว่ามวลรวมของสารตั้งต้น ความแตกต่างมวลนี่คือสิ่งที่คิดเป็นพลังงานที่ปล่อยออกมาเป็นไปตามสมการที่มีชื่อเสียงของ Einstein: E = c2 เมตรที่ E เป็นพลังงาน m มวลและคความเร็วของแสงในสุญญากาศ นี้จะแสดงที่ดีกว่า: E = Δm c2 ที่Δmคือการเปลี่ยนแปลงในมวล (สมการ 6.2) ในสภาพเช่นผู้ที่อยู่ในโลกถ้าเราพยายามที่จะนำสองโปรตอน (นิวเคลียสไฮโดรเจน) ร่วมปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตมีแนวโน้มที่จะทำให้พวกเขาที่จะขับไล่ เขม่น Coulombic นี้จะต้องเอาชนะถ้าโปรตอนที่มีการที่จะหลอมรวม กระบวนการที่เกิดขึ้นจริงโดยสองโปรตอนสามารถหลอมรวมที่เกี่ยวข้องกับผลกระทบทางกลควอนตัมที่รู้จักกันเป็นอุโมงค์และในทางปฏิบัติต้องมีโปรตอนที่มีพลังงานจลน์สูงมาก ซึ่งหมายความว่าพวกเขาจะต้องเดินทางไปอย่างรวดเร็วมากที่มีอุณหภูมิสูงมาก นิวเคลียร์ฟิวชั่นเริ่มต้นเพียง แต่ในแกนของดาวเมื่อความหนาแน่นในแกนดีมากและอุณหภูมิถึงประมาณ 10 ล้านเคมีสองกระบวนการหลักคือโดยที่ฟิวชั่นไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นในดาวลำดับหลัก- ห่วงโซ่โปรตอนโปรตอนและ CNO (คาร์บอนไนโตรเจนออกซิเจน) วงจร. โปรตอนโปรโต

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การสังเคราะห์นิวเคลียสของดาวฤกษ์และการปฏิกิริยา

นิวคลีโอซินทีสิสเพียงหมายถึงการผลิตของนิวเคลียสที่หนักกว่าไฮโดรเจน ปัญหานี้เกิดขึ้นในดาวลำดับหลักผ่านกระบวนการสองหลัก , โปรตอน โปรตอน โซ่ และวงจรซีเอ็นโอ ( คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ) การสังเคราะห์นิวเคลียสของดาวฤกษ์กลุ่มเกิดขึ้นมากในช่วงต้นประวัติศาสตร์ของจักรวาล ซึ่งในบางฮีเลียมและร่องรอยเล็ก ๆของเสรีไทยลิเธียม ,ไอโซโทปที่หนักของไฮโดรเจน กระบวนการฟิวชั่นในการโพสต์หลักลำดับดวงดาวรับผิดชอบหลายนิวเคลียสที่หนักกว่า กลไกอื่นๆ เช่น จับยึดนิวตรอน ยังเกิดขึ้นในขั้นตอนสุดท้ายของดาวขนาดใหญ่ ทั้งสองได้หารือในหน้าเว็บในภายหลัง

หลักลำดับดวงดาวฟิวส์ไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมภายในแกน นี้บางครั้งเรียกว่า " ไฮโดรเจนเผาไหม้ " แต่คุณต้องระวังในระยะนี้" เผา " แสดงถึงปฏิกิริยาการเผาไหม้กับออกซิเจน แต่กระบวนการภายในแกนของดาวฤกษ์ที่เป็นปฏิกิริยา นิวเคลียร์ ไม่ใช่สารเคมีหนึ่ง

ฟิวชั่นนิวเคลียร์ในแกนของดาวลำดับหลักเกี่ยวข้องกับนิวเคลียสไฮโดรเจนบวก ionised อะตอมไฮโดรเจนหรือโปรตอน , สแลมร่วมกันปล่อยพลังงานในกระบวนการ ในแต่ละขั้นตอนของปฏิกิริยามวลรวมของผลิตภัณฑ์น้อยกว่ามวลรวมของก๊าซ ความแตกต่างของมวลนี้คือสิ่งที่บัญชีสำหรับพลังงานตามสมการของไอน์สไตน์เผยแพร่ที่มีชื่อเสียง : E = M C2 ที่ E คือพลังงาน , m / C ความเร็วของแสงในสุญญากาศ นี่ดีกว่า แสดงเป็น :

E = Δ M C2 ที่Δ M คือการเปลี่ยนแปลงในมวล ( สมการ 6.2 )
ในเงื่อนไขเช่นที่บนโลกถ้าเราลองเอาสองโปรตอน ( ไฮโดรเจนนิวเคลียส ) ด้วยกันปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิต มีแนวโน้มที่จะทำให้พวกเขาเพื่อขับไล่ การขับไล่ coulombic นี้ต้องเอาชนะถ้าโปรตอนกับฟิวส์ จริงด้วยกระบวนการสองโปรตอนสามารถเชื่อมกับอุโมงค์ควอนตัมเชิงกลผลเป็นที่รู้จักและฝึกใช้โปรตอนมีสูงมาก พลังงานจลน์ .ซึ่งหมายความว่าพวกเขาจะต้องเดินทางอย่างรวดเร็ว นั่นคือมีอุณหภูมิสูงมาก ปลื้มจิตร์ ถินขาว เท่านั้น เริ่ม ในแกนของดาวเมื่อความหนาแน่นในหลักใหญ่และอุณหภูมิถึงประมาณ 10 ล้าน K .

มีหลักสองกระบวนการที่ไฮโดรเจนฟิวชั่นเกิดขึ้นในดาวลำดับหลักโปรตอนโปรตอนโซ่และ CNO ( คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน

) รอบโปรตอนโปรโต