Azərbaycan
Deutschland
Lietuva
Malta
ශ්රී ලංකාව
Türkmenistan
Türkiyə
Украина
Branduoliniai procesaiRadioaktyvumas Beta skilimas Alfa skilimasBranduolio dalijimasisBranduolių sąlaja Protonų ciklas C
Protonų ciklas
| Branduoliniai procesai |
|---|
|
Protonų ciklas tai viena iš dviejų branduolinių reakcijų grandinių, kurių metu vandenilis žvaigždėse virsta heliu. Kita reakcijų grandinė yra CNO ciklas, efektyvi masyvesnėse nei dviejų Saulės masių žvaigždėse. Protonų ciklo reakcijų grandinė efektyviai vyksta poros Saulės (ir mažesnės) masių žvaigždėse.
Norint įveikti protonų elektrostatinės stūmos (kulonines) jėgas reikia didelio energijos kiekio, todėl ši reakcija Saulės branduolio temperatūrai esant trunka apie 109 metų. Jei ši reakcija būtų greitesnė, Saulė jau seniai būtų sudeginusi savo vandenilio atsargas.
Protonų ciklo reakcijų žvaigždžių gelmėse teoriją 1920 metais sukūrė Arthur Stanley Eddington. Tuo metu buvo manoma, kad Saulės gelmių temperatūra yra per maža, kad būtų įveiktos elektrostatinės stūmos jėgos. Atsiradus kvantinei mechanikai buvo atrasta, kad kvantinio reiškinys leidžia vykti protonų reakcijoms žemesnėje temperatūroje, nei kad leidžia klasikinė fizika.
pp ciklo reakcijos
Pirmosios reakcijos metu du vandenilio 1H (protonais) susijungia į deuterio ²H, branduolį, išspinduliuodami pozitroną ir neutriną kuomet vienas iš protonų virsta neutronu.
- 1H + 1H → ²H + e+ + νe
Neutrinas šioje reakcijoje nusineša apie 0,42 MeV.
Ši pirmoji reakcija yra labai lėta, kadangi priklauso nuo silpnosios sąveikos, kurios metu protonas virsta neutronu. Iš esmės tai ir yra ilgiausias žingsnis, kuris sąlygoja 109 metų trukmės vandenilio virtimo heliu laiką.
Pozitronas iškart anihiliuoja su elektronu, o jų energiją nusineša du gama spindulių fotonai.
- e+ + e− → 2γ + 1.02 MeV
Po to deuteris, gautas pirmojoje reakcijoje, apsijungia su kitu protonu ir gaunamas lengvasis helio izotopas, ³He:
- ²H + 1H → ³He + γ + 5.49 MeV
Nuo dabar yra trys galimi keliai gauti 4He izotopą. pp I reakcijos metu 4He susidaro apsijungiant dviem ³He branduoliams; pp II ir pp III reakcijų metu ³He jungiasi su 4He ir gaunamas 7Be. Saulėje pp I šakos dažnis 86 %, pp II – 14 %, pp III – 0.11 %. Taip pat yra ir labai reta pp IV šaka.
pp I šaka
- ³He +³He → 4He + 1H + 1H + 12.86 MeV
Viso pp I šakos reakcijos išskiria 26,7 MeV energijos. pp I šaka dominuoja 10–14 MK (mega Kelvinų) temperatūrose. Žemiau 10 MK PP šaka nepagamina daug 4He.
pp II šaka
| ³He + 4He | → | 7Be + γ | |
| 7Be + e− | → | 7Li + νe | |
| 7Li + 1H | → | 4He + 4He |
pp II šaka svarbi 14–23 MK temperatūrose.
90 % neutrinų sukurtų reakcijose 7Be(e−,νe)7Li* neša 0,861 MeV energijos, o likusieji 10 % neša 0,383 MeV energijos (priklausomai nuo to, 7Li yra žemiausioje ar sužadintoje būsenoje atitinkamai).
pp III šaka
| ³He + 4He | → | 7Be + γ | |
| 7Be + 1H | → | 8B + γ | |
| 8B | → | 8Be + e+ + νe | |
| 8Be | ↔ | 4He + 4He |
pp III šaka dominuoja, kai temperatūra viršija 23 MK.
pp III reakcijų šaka nėra svarbiausias Saulės energijos šaltinis (tik apie 0.11 %), bet ji labai svarbi , kadangi jos metu atsiranda labai aukštos energijos neutrinai (iki 14,06 MeV).
pp IV arba Hep
Ši reakcija yra tik teoriškai numatyta, bet kol kas nestebima dėl jos mažos tikimybės (Saulėje 0,3 ppm). Jos metu ³He susijungia su protonu ir tiesiai gaunamas 4He su dar didesne neutrino energija (iki 18,8 MeV).
- ³He + 1H → 4He + νe + e+
Energijos išsiskyrimas
Lyginant 4He su keturių protonų masėmis matome, kad 0,007 arba 0.7 % pradinės protonų masės prarandama. Ji virsta gama spindulių ir neutrinų energija. Visa protonų ciklo grandinės išskiriama energija yra 26,73 MeV.
Tik energija, išskiriama gama kvantų pavidalu sąveikaus su protonais ir elektronais ir šildys Saulės gelmes. Šis šildymas palaiko Saulės hidrostatinę pusiausvyrą ir neleidžia jai kolapsuoti dėl gravitacinių jėgų.
Neutrinai beveik nesąveikauja su medžiaga, dėl to Saulės šildymo procese beveik nedalyvauja. Neutrinai iš pp I, pp II ir pp III reakcijų grandinių nusineša 2.0 %, 4.0 % ir 28.3 % energijos atitinkamai.
pep reakcija
Deuteris taip pat gali būti sukuriamas retos pep (protono - elektrono - protono) reakcijos metu ():
- 1H + e− + 1H → ²H + νe
Saulėje pep ir pp reakcijų dažnis yra 1:400. Tačiau pep reakcijos metu sukurti neutrinai yra daug energingesni: pep reakcijų neutrinai duoda linijinį 1.44 MeV spektrą, tuo tarpu, kai pirmosios pp reakcijos neutrinai (sukuriant deuterį) yra iki 0.42 MeV.
Literatūra
- Claus E. Rolfs, William S. Rodney: Cauldrons in the Cosmos, The University of Chicago Press, 1988, 354. pp
- Int'l Conference on Neutrino and Dark Matter, Thursday 07 Sept 2006, http://indico.lal.in2p3.fr/getFile.py/access?contribId=s16t1&sessionId=s16&resId=1&materialId=0&confId=a05162 Archyvuota kopija 2009-08-04 iš Wayback Machine projekto. Session 14
Autorius: www.NiNa.Az
Išleidimo data:
vikipedija, wiki, lietuvos, knyga, knygos, biblioteka, straipsnis, skaityti, atsisiųsti, nemokamai atsisiųsti, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, pictu, mobilusis, porn, telefonas, android, iOS, apple, mobile telefl, samsung, iPhone, xiomi, xiaomi, redmi, pornografija, honor, oppo, Nokia, Sonya, mi, pc, web, kompiuteris, Informacija apie Protonų ciklas, Kas yra Protonų ciklas? Ką reiškia Protonų ciklas?
Branduoliniai procesaiRadioaktyvumas Beta skilimas Alfa skilimasBranduolio dalijimasisBranduoliu salaja Protonu ciklas CNO ciklas Triju alfa daleliu procesas Alfa procesas Anglies degimo procesas Neono degimo procesas Deguonies degimo procesas Silicio degimo procesas Neutrono pagavimas R procesas S procesasDidziojo sprogimo branduoliu sinteze Protonu ciklas tai viena is dvieju branduoliniu reakciju grandiniu kuriu metu vandenilis zvaigzdese virsta heliu Kita reakciju grandine yra CNO ciklas efektyvi masyvesnese nei dvieju Saules masiu zvaigzdese Protonu ciklo reakciju grandine efektyviai vyksta poros Saules ir mazesnes masiu zvaigzdese Norint įveikti protonu elektrostatines stumos kulonines jegas reikia didelio energijos kiekio todel si reakcija Saules branduolio temperaturai esant trunka apie 109 metu Jei si reakcija butu greitesne Saule jau seniai butu sudeginusi savo vandenilio atsargas Protonu ciklo reakciju zvaigzdziu gelmese teorija 1920 metais sukure Arthur Stanley Eddington Tuo metu buvo manoma kad Saules gelmiu temperatura yra per maza kad butu įveiktos elektrostatines stumos jegos Atsiradus kvantinei mechanikai buvo atrasta kad kvantinio reiskinys leidzia vykti protonu reakcijoms zemesneje temperaturoje nei kad leidzia klasikine fizika pp ciklo reakcijosProtonu ciklas dominuoja Saules mases ir mazesnese zvaigzdese Pirmosios reakcijos metu du vandenilio 1H protonais susijungia į deuterio H branduolį isspinduliuodami pozitrona ir neutrina kuomet vienas is protonu virsta neutronu 1H 1H H e ne Neutrinas sioje reakcijoje nusinesa apie 0 42 MeV Si pirmoji reakcija yra labai leta kadangi priklauso nuo silpnosios saveikos kurios metu protonas virsta neutronu Is esmes tai ir yra ilgiausias zingsnis kuris salygoja 109 metu trukmes vandenilio virtimo heliu laika Pozitronas iskart anihiliuoja su elektronu o ju energija nusinesa du gama spinduliu fotonai e e 2g 1 02 MeV Po to deuteris gautas pirmojoje reakcijoje apsijungia su kitu protonu ir gaunamas lengvasis helio izotopas He H 1H He g 5 49 MeV Nuo dabar yra trys galimi keliai gauti 4He izotopa pp I reakcijos metu 4He susidaro apsijungiant dviem He branduoliams pp II ir pp III reakciju metu He jungiasi su 4He ir gaunamas 7Be Sauleje pp I sakos daznis 86 pp II 14 pp III 0 11 Taip pat yra ir labai reta pp IV saka pp I saka He He 4He 1H 1H 12 86 MeV Viso pp I sakos reakcijos isskiria 26 7 MeV energijos pp I saka dominuoja 10 14 MK mega Kelvinu temperaturose Zemiau 10 MK PP saka nepagamina daug 4He pp II saka He 4He 7Be g 7Be e 7Li ne 7Li 1H 4He 4He pp II saka svarbi 14 23 MK temperaturose 90 neutrinu sukurtu reakcijose 7Be e ne 7Li nesa 0 861 MeV energijos o likusieji 10 nesa 0 383 MeV energijos priklausomai nuo to 7Li yra zemiausioje ar suzadintoje busenoje atitinkamai pp III saka He 4He 7Be g 7Be 1H 8B g 8B 8Be e ne 8Be 4He 4He pp III saka dominuoja kai temperatura virsija 23 MK pp III reakciju saka nera svarbiausias Saules energijos saltinis tik apie 0 11 bet ji labai svarbi kadangi jos metu atsiranda labai aukstos energijos neutrinai iki 14 06 MeV pp IV arba Hep Si reakcija yra tik teoriskai numatyta bet kol kas nestebima del jos mazos tikimybes Sauleje 0 3 ppm Jos metu He susijungia su protonu ir tiesiai gaunamas 4He su dar didesne neutrino energija iki 18 8 MeV He 1H 4He ne e Energijos issiskyrimas Lyginant 4He su keturiu protonu masemis matome kad 0 007 arba 0 7 pradines protonu mases prarandama Ji virsta gama spinduliu ir neutrinu energija Visa protonu ciklo grandines isskiriama energija yra 26 73 MeV Tik energija isskiriama gama kvantu pavidalu saveikaus su protonais ir elektronais ir sildys Saules gelmes Sis sildymas palaiko Saules hidrostatine pusiausvyra ir neleidzia jai kolapsuoti del gravitaciniu jegu Neutrinai beveik nesaveikauja su medziaga del to Saules sildymo procese beveik nedalyvauja Neutrinai is pp I pp II ir pp III reakciju grandiniu nusinesa 2 0 4 0 ir 28 3 energijos atitinkamai pep reakcijaDeuteris taip pat gali buti sukuriamas retos pep protono elektrono protono reakcijos metu 1H e 1H H ne Sauleje pep ir pp reakciju daznis yra 1 400 Taciau pep reakcijos metu sukurti neutrinai yra daug energingesni pep reakciju neutrinai duoda linijinį 1 44 MeV spektra tuo tarpu kai pirmosios pp reakcijos neutrinai sukuriant deuterį yra iki 0 42 MeV LiteraturaClaus E Rolfs William S Rodney Cauldrons in the Cosmos The University of Chicago Press 1988 354 pp Int l Conference on Neutrino and Dark Matter Thursday 07 Sept 2006 http indico lal in2p3 fr getFile py access contribId s16t1 amp sessionId s16 amp resId 1 amp materialId 0 amp confId a05162 Archyvuota kopija 2009 08 04 is Wayback Machine projekto Session 14