
<< 5.4 Slaboe vzaimodeistvie | Oglavlenie | 5.6 Poiski solnechnyh neitrino >>
5.5 Yadernye reakcii v zvezdah
Einshteinovskoe sootnoshenie mezhdu massoi i energiei veshestva







S razvitiem kvantovoi mehaniki stalo yasno, chto Eddington prav! Veroyatnost' yadernyh reakcii uvelichivaetsya blagodarya podbar'ernomu perehodu (tunnel'nyi effekt).
Ocenim skorost' yadernyh reakcii s uchetom zakonov kvantovoi mehaniki. Napomnim izvestnoe
sootnoshenie De Broilya, svyazyvayushee dlinu volny (volnovoe chislo
) i impul's chasticy
:
.
Dvizheniyu s impul'som
sootvetstvuet volnovaya funkciya
ili
, esli
yavlyaetsya funkciei koordinat. Dlya
chastic s massoi pokoya
impul's
naidem iz zakona sohraneniya energii












Rassmotrim integral








Pri tochnom vychislenii veroyatnosti pered eksponentoi est' eshe stepennye mnozhiteli, kotorye my ne uchityvaem. Dlya nas seichas vazhna tol'ko eksponenta.
Itak,
, gde

Vyshe predpolagalos', chto odno iz yader pokoitsya (
). Na samom dele pri raschete
v sisteme centra mass vmesto
sleduet, kak obychno, podstavit' privedennuyu massu
. Togda




My poluchili veroyatnost' podbar'ernogo sblizheniya chastic s dannoi energiei :
, gde
(
,
-- atomnye massy yader). V teplovom
ravnovesii (pri temperature
) kolichestvo chastic s energiei
proporcional'no
i polnaya veroyatnost'















Pereidem k konkretnym reakciyam.



Chislo yader deiteriya D, rozhdayushihsya v 1 sm na 1 s, ravno
![$\displaystyle {d[\mathrm{D}]\over{dt}}={1\over2}\;{n^2_p\over{6\cdot 10^{23}}}\...
...{-15}T^{-2/3}
_9e^{-3,38/T_9^{1/3}}\left[\mbox{s}^{-1}\,\mbox{sm}^{-3}\right].
$](https://images.astronet.ru/pubd/2008/02/15/0001226214/img1148.gif)

![$\displaystyle {dX_{\rm D}\over{dt}}=4,2\cdot 10^{-15}\rho X_{\rm H}^2T^{-2/3}_9e^{-3,38/T_9^{1/3}}
\left[\mbox{s}^{-1}\right].
$](https://images.astronet.ru/pubd/2008/02/15/0001226214/img1150.gif)


![$\displaystyle {dX_{{}^{3}\mathrm{He}}\over{dt}}=3,98\cdot 10^3\cdot X_{\rm H}X_{\rm D}\rho
T^{-2/3}_9e^{-3,72/T_9^{1/3}}\left[\mbox{s}^{-1}\right].
$](https://images.astronet.ru/pubd/2008/02/15/0001226214/img1153.gif)



Skorost' reakcii:
![$\displaystyle {dX_{{}^4\mathrm{He}}\over{dt}}=1,3\cdot 10^{10}\rho X_{{}^3\mathrm{He}}^2T^{-2/3}_9
e^{-{12,28\over{T_9^{1/3}}}}\left[\mbox{c}^{-1}\right].
$](https://images.astronet.ru/pubd/2008/02/15/0001226214/img1156.gif)
Itak, my vidim, chto blagodarya cepochke reakcii 1), 2), 3) vozmozhno prevrashenie
chetyreh yader vodoroda v yadro geliya s vydeleniem energii
. Eta
cepochka reakcii mozhet idti pri dostatochno vysokoi temperature v absolyutno chistom
vodorode i nazyvaetsya proton-protonnym (ili
-) ciklom. Vozmozhny i drugie cepochki
proton-protonnogo cikla.
Raschet pokazyvaet, chto pri nizkih temperatura
K reakcii
idut v osnovnom po dvum sleduyushim shemam:

Yasno, chto bez uchastiya slabogo vzaimodeistviya vodorod v He ne prevratit', tak kak
iz protonov nado poluchit' neitrony. svobodnyi proton v neitron ne prevrashaetsya --
eto vozmozhno tol'ko v pole drugogo protona, kotoryi ego podhvatyvaet. Na odno yadro
dolzhno proiti dve reakcii
.
Na kazhduyu reakciyu
vo vsem
-cikle vydelyaetsya 13,086 MeV energii.
Vtoraya cepochka interesna potomu, chto daet pobochnye produkty:



Ochevidno, chto skorost' vydeleniya energii v -cikle ravna skorosti, s kotoroi idet
pervaya reakciya:





![$\displaystyle ]
$](https://images.astronet.ru/pubd/2008/02/15/0001226214/img1170.gif)
![]() |
![]() |
![]() |
1 |
![]() |
10,6 |
5 |
![]() |
5,95 |
10 |
![]() |
4,60 |
15 | 0,377 | 3,95 |
20 | 1,09 | 3,64 |
30 | 4,01 | 3,03 |
Pri temperaturah bolee vysokih, chem solnechnye (v bolee massivnyh zvezdah), idet CNO-cikl (on vozmozhen tol'ko v prisutstvii katalizatora ugleroda)






![$\displaystyle ]
$](https://images.astronet.ru/pubd/2008/02/15/0001226214/img1170.gif)
![]() |
![]() |
![]() |
6 |
![]() |
27,3 |
10 |
![]() |
22,9 |
15 | 1,94 | 19,9 |
20 |
![]() |
18,0 |
30 |
![]() |
15,6 |
50 |
![]() |
13,6 |
100 |
![]() |
10,2 |
Z a d a ch i.
1. Podschitat', pri kakoi temperature D vygoraet za let. To zhe dlya
.
2. Naiti usloviya, pri kotoryh energovydelenie

3. Vychislit' skorost' reakcii:
a).
(v etoi reakcii vydelyayutsya vysokoenergichnye neitrino),
b).
(ukazanie: ispol'zovat' eksperimental'nye dannye po raspadu
:
energiya (ne vklyuchaya
) 0,0186 MeV, vremya zhizni 12,26 let. Rassmotret'
ravnovesie s nevyrozhdennymi elektronami pri vysokoi temperature),
v).
<< 5.4 Slaboe vzaimodeistvie | Oglavlenie | 5.6 Poiski solnechnyh neitrino >>
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Evolyuciya zvezd - vnutrennee stroenie zvezd - termoyadernye reakcii - fizicheskie processy
Publikacii so slovami: Evolyuciya zvezd - vnutrennee stroenie zvezd - termoyadernye reakcii - fizicheskie processy | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |