<< 2. Relyativistskii gaz s ... | Oglavlenie | 4. Veshestvo pri bol'shih ... >>
3. Uravnenie sostoyaniya pri nalichii yadernogo ravnovesiya i processov slabogo vzaimodeistviya
Kogda temperatura veshestva dostigaet neskol'kih milliardov kel'vinov,
harakternye vremena yadernyh reakcii stanovyatsya men'she
vseh makroskopicheskih vremen i ustanavlivaetsya ravnovesie otnositel'no
yadernogo sostava. V usloviyah yadernogo ravnovesiya koncentracii yader
nahodyatsya iz sootnosheniya mezhdu himicheskimi potencialami yader ,
neitronov i protonov , analogichno usloviyu
himicheskogo ravnovesiya
(3.1) |
(3.2) |
(3.3) |
V tabl. 5 privedeny spiny , energii svyazi naibolee ustoichivyh yader, . Blagodarya eksponencial'no bystroi zavisimosti skorosti yadernyh reakcii ot temperatury (sm. gl. 4), perehod ot zastyvshego yadernogo sostava k yadernomu ravnovesiyu zanimaet uzkuyu zonu temperatur, gde harakternye vremena yadernyh reakcii sravnimy s makroskopicheskimi (teplovym ili gidrodinamicheskim) i gde neobhodimo rassmotrenie kinetiki yadernyh reakcii. Pri dannoi temperature i plotnosti
(3.4) |
Atomnyi nomer | Element (izotop) | Energiya svyazi , keV | Spin yadra I |
1 | , | 0.2225 | 1/2, 1 |
2 | , | 7718, 28297 | 1/2, 0 |
6 | , | 92165, 97112 | 0, 1/2 |
7 | , | 104663, 115496 | 1, 1/2 |
8 | , , | 127624, 131766, 139813 | 0, 5/2, 0 |
10 | , , | 160651, 167412, 177778 | 0, 3/2, 0 |
11 | 186570 | 3/2 | |
12 | , , | 198262, 205594, 216688 | 0, 5/2, 0 |
13 | 224959 | 5/2 | |
14 | , , | 236544, 245018, 255627 | 0, 1/2, 0 |
15 | 262925 | 1/2 | |
16 | , , | 271789, 280432, 291847 | 0, 3/2, 0 |
17 | , | 298220, 317112 | 3/2, 3/2 |
18 | , , | 306727, 327354, 343822 | 0, 0, 0 |
20 | , , | 342063, 361900, 369832 | 0, 0, 7/2 |
, , | 380969, 398787, 416014 | 0, 0, 0 | |
24 | , , , | 435061, 456364, 464304, 474024 | 0, 0, 3/2, 0 |
25 | 482091 | 5/2 | |
26 | , , , | 471779, 492280, 499926, 509969 | 0, 0, 1/2, 0 |
28 | , , | 506484, 526871, 534691 | 0, 0, 3/2 |
, | 545288, 561788 | 0, 0 | |
keV |
Vzaimoprevrasheniya protonov i neitronov, kak svobodnyh, tak i svyazannyh v yadrah, proishodyat v reakciyah slabogo vzaimodeistviya (sm. gl. 5). Harakternoe vremya slabyh processov pri vysokoi temperature znachitel'no bol'she yadernogo i mozhet byt' poryadka mikroskopicheskogo, gidrodinamicheskogo ili teplovogo. Neitrino, voznikayushie pri slabyh vzaimodeistviyah, svobodno uletayut iz zvezd. V etih usloviyah termodinamicheskoe ravnovesie otnositel'no reakcii slabogo vzaimodeistviya otsutstvuet. Isklyuchenie sostavlyayut goryachie neitronnye zvezdy, kotorye neproznachny dlya neitrino s energiei . Termodinamicheskie funkcii ravnovesnogo neitrinnogo gaza , -gaza s 5 analogichny elektronnym (2.56), gde , a velichiny , , v dva raza men'she, chem , i za schet statisticheskogo vesa. V levoi chasti pervogo sootnosheniya (2.56), sluzhashego dlya nahozhdeniya , vmesto dolzhna stoyat' velichina, svyazannaya s koncentraciei leptonnogo zaryada . Posle takih zamen vse formuly p.d 2 primenimy dlya ravnovesnogo neitrinnogo gaza, a svyaz' mezhdu i opredelyaetsya sootnosheniyami mezhdu himicheskimi potencialami
(3.5) |
V usloviyah svobodnogo uleta neitrino strogoe nahozhdenie svyazi
i sostoit v reshenii uravnenii kinetiki beta-processov
(3.6) |
Ris. 6. Izentropy veshestva na ploskosti , . Dlya 109 < T < 2.1010K, 105 < < 1010 g/sm3 izentropy postroeny dlya ravnovesnogo himicheskogo sostava po dannym raboty [114]. Shtrihovaya liniya razdelyaet oblasti > 4/3 i < 4/3 i postroena po dannym raschetov [46]. Shtrihpunktirnye linii razdelyayut oblasti > 4/3 i < 4/3 i postroeny po dannym raboty [114] s uchetom raspada zheleza. Cifry na risunke sootvetstvuyut sleduyushim ieentropam: 1 - = 0,003981, 2 - = 0,01, 3 - = 0,01585, 4 - = 0,02512, 5 - = 0,03981, 6 - = 0,0631, 7 - = 0,1, 8 - = 0,1585, 9 - = 0,2512, 10 - = 0,3981, 11 - = 0,631, 12 - = 1,0, 13 - = 2,512, 14 - = 10, 15 - = 15,85, erg g-1 K-1 |
Esli v techenie vremeni velichiny i v zvezde menyayutsya slabo, to dostigaetsya kineticheskoe ravnovesie po beta-processam s v (3.6). V etom sluchae sootnosheniya (3.6) odnoznachno opredelyayut sostav veshestva [117-119, 224]. Dlya priblizhennogo opredeleniya sostava v usloviyah svobodnogo uleta neitrino inogda ispol'zuetsya sootnoshenie (3.5) s . Raschety v etom priblizhenii sdelany v [114]. V yadernom ravnovesii uchityvalis' yadra zheleza , vklyuchaya sem' pervyh vozbuzhdennyh urovnei, , i . Rost temperatury vedet snachala k rasshepleniyu yader zheleza na i nuklony, a zatem k chisto nuklonnomu sostavu. Pri bol'shoi plotnosti osnovnuyu chast' svobodnyh nuklonov sostavlyayut neitrony. Na ris. 6 iz [46] privedeny izentropy veshestva na ploskosti , i ukazany oblasti s , neobhodimye dlya analiza ustoichivosti (sm. gl.12). V oblasti yadernogo ravnovesiya ispol'zovalis' rezul'taty [114].
<< 2. Relyativistskii gaz s ... | Oglavlenie | 4. Veshestvo pri bol'shih ... >>
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Evolyuciya zvezd - fizicheskie processy
Publikacii so slovami: Evolyuciya zvezd - fizicheskie processy | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |