Как Солнце обеспечивает достаточно энергии для синтеза протонов?

Учитывая, что температура Солнца ниже температуры, необходимой для слияния двух протонов. Как Солнце обеспечивает достаточно энергии для этого слияния?

Он что-то делает с туннелированием и Е "=" м с 2 ? Я просто не могу понять концепцию. Если бы кто-то мог упростить это для меня, я был бы признателен.

Из этой ссылки говорится: «Слияние двух протонов, которое является первым этапом протон-протонного цикла, создало большие проблемы для ранних теоретиков, поскольку они признали, что внутренняя температура Солнца (около 14 миллионов Кельвинов) не обеспечивает почти достаточного энергия для преодоления кулоновского барьера электрического отталкивания между двумя протонами. С развитием квантовой механики стало понятно, что в этом масштабе протоны должны иметь волновые свойства и что существует возможность туннелирования через кулоновский барьер». .

Я читал это и считал, что солнце на самом деле обеспечивает достаточно высокую температуру для термоядерного синтеза, однако после прочтения этого я совершенно сбит с толку.

Как вы понимаете, температура Солнца слишком низкая? Если бы это было слияние, не произошло бы.
Из этой ссылки на веб-сайте говорится, что «слияние двух протонов, которое является первым этапом протон-протонного цикла, создало большие проблемы для первых теоретиков, поскольку они признали, что внутренняя температура Солнца (около 14 миллионов Кельвинов) не обеспечит почти достаточно энергии, чтобы преодолеть кулоновский барьер электрического отталкивания между двумя протонами... следует считать, что они обладают волновыми свойствами и что существует возможность туннелирования через кулоновский барьер».
Существует потенциальный барьер, который классически препятствовал бы слиянию. При учете квантово-механического туннелирования температура и давление достаточно высоки.
О какой температуре вы говорите? Вы знаете, что температура поверхности (~ 5777 К) и температура ядра (~ 15 миллионов Кельвинов) сильно различаются. Было бы полезно понять вашу проблему, если бы вы четко указали, какую температуру вы считаете слишком низкой для плавления.
(Несколько) связанный вопрос на нашем родственном сайте: astronomy.stackexchange.com/q/33276/16685

Ответы (2)

Для полноты копирую :

Цепная реакция протон-протон является одним из двух известных наборов реакций ядерного синтеза, посредством которых звезды превращают водород в гелий. Он преобладает в звездах с массой, меньшей или равной массе Солнца, тогда как цикл CNO, другая известная реакция, согласно теоретическим моделям, доминирует в звездах с массой, превышающей примерно в 1,3 раза массу Солнца.

В общем, протон-протонный синтез может происходить только в том случае, если кинетическая энергия (т.е. температура) протонов достаточно высока, чтобы преодолеть их взаимное электростатическое или кулоновское отталкивание.

На Солнце события с образованием дейтерия редки. Дипротоны являются гораздо более распространенным результатом протон-протонных реакций внутри звезды, и дипротоны почти сразу распадаются обратно на два протона. Поскольку превращение водорода в гелий происходит медленно, считается, что полное преобразование водорода в ядре Солнца займет более десяти миллиардов лет. ........

Теорию о том, что протон-протонные реакции являются основным принципом горения Солнца и других звезд, отстаивал Артур Эддингтон в 1920-х годах. В то время температура Солнца считалась слишком низкой для преодоления кулоновского барьера. После развития квантовой механики было обнаружено, что туннелирование волновых функций протонов через отталкивающий барьер позволяет осуществлять синтез при более низкой температуре, чем предсказывает классическое предсказание.

.....

Первым шагом во всех ответвлениях является слияние двух протонов в дейтерий. Когда протоны сливаются, один из них подвергается бета-распаду, превращаясь в нейтрон, испуская позитрон и электронное нейтрино.

через слабый распад.

....

Эта реакция очень медленная из-за того, что она инициируется слабым ядерным взаимодействием. Средний протон в ядре Солнца ждет 9 миллиардов лет, прежде чем успешно слиться с другим протоном. Было невозможно экспериментально измерить сечение этой реакции из-за столь длительных временных масштабов.[7]

После образования дейтерий, полученный на первой стадии, может слиться с другим протоном с образованием легкого изотопа гелия. ЧАС е 3

Этот процесс, опосредованный сильным ядерным взаимодействием, а не слабым взаимодействием, чрезвычайно быстр по сравнению с первым этапом. Подсчитано, что в условиях ядра Солнца каждое вновь созданное ядро ​​дейтерия существует всего около четырех секунд, прежде чем оно преобразуется в ЧАС е 3 .

На Солнце каждый ЧАС е 3 ядро, полученное в результате этих реакций, существует всего около 400 лет, прежде чем оно превращается в ЧАС е 4 .

и т. д.

Поскольку дипротон имеет такой короткий период полураспада, распад его протона на нейтрон происходит очень редко: около 1 дюйма 10 26 раз, когда образуется дипротон, успевает ли он распасться на дейтрон.
Если этот дилетант не ошибается, позитрон почти мгновенно находит электрон, и они оба аннигилируют, производя пару фотонов (и, я полагаю, нейтрино), поэтому на первой стадии процесса выделяется некоторая энергия.
@EvilSnack не мгновенно, это плазма (этакое облако частиц и излучения). Нет нейтрино в электромагнитном взаимодействии. В любом случае, согласно ПМ, это очень редкий распад, который производит поститроны.

Вы правы, ядро ​​Солнца НЕ имеет достаточно высокой температуры для прямого слияния двух протонов.

Тем не менее, вы уже ответили на свой вопрос в деталях.

Квантовая физика позволяет протону превращаться в нейтрон посредством слабого взаимодействия. Это энергетически невыгодный процесс, но из-за квантового туннелирования он может происходить с необходимой скоростью, позволяющей ядерному синтезу питать выход Солнца.

Квантовое туннелирование — это процесс, с помощью которого можно преодолеть классически непреодолимый барьер (например, слияние двух протонов или превращение протонов в нейтроны).

В pp-цепочке 2 протона должны слиться в дипротон, прежде чем 1 из них распадется на нейтрон, и этот распад имеет очень низкую вероятность произойти во времени, прежде чем дипротон просто разделится на 2 протона. У свободного протона в ядре Солнца просто недостаточно энергии, чтобы превратиться в нейтрон, он должен сначала соединиться с другим протоном.
Как Солнце обеспечивает достаточно энергии для синтеза протонов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v