Почему водород-бор называют реакцией синтеза?

Таким образом, основной вопрос заключается в том, откуда берется сила.

Полная энергия связи бора-11 составляет 6,928 МэВ/нуклон, в то время как протон, очевидно, имеет энергию связи 0 МэВ/нуклон (он ни с чем не связан), в то время как полученный гелий имеет энергию связи 7,074 МэВ/нуклон .

Обычно нуклоны хотят перейти от низкой энергии связи к высокой; эти количества тайно отрицательны, как и гравитационная потенциальная энергия отрицательна, поэтому в своей энтропийной «цели» распространить как можно больше энергии по Вселенной, сводя к минимуму свое энергетическое состояние, нуклоны «хотят» увеличить свою энергию связи.

Теперь вы правы в том, что часть этой реакции квалифицируется как своего рода деление, и мы можем на самом деле подсчитать, что эти одиннадцать нуклонов получают по 0,146 МэВ каждый, а общее высвобождение составляет 1,6 МэВ. Но одинокий протон превращается в гелий и увеличивает свою энергию связи на 7,1 МэВ. Таким образом, из общего количества сгенерированных 8,7 МэВ около 80% приходится на термоядерную часть.

Я на самом деле думаю, что причина называть это синтезом, а не делением, вероятно, более проста. Гелий на самом деле чрезвычайно стабилен, учитывая его атомную массу. Практически все остальные изотопы укладываются в красивую кривую , на которой мы наносим энергию связи на нуклон в зависимости от общей массы ядра. Это увеличивается примерно линейно от нуля до энергии связи неона-20, прежде чем выравниваться с максимумом на железе-56 и плато до стронция-86, а затем гораздо более мягкая линия убывающего наклона для изотопов еще большей массы.

Соглашение по умолчанию состоит в том, чтобы в основном игнорировать странную стабильность гелия и смотреть на остальную часть кривой, и в этом случае вещества, более тяжелые, чем железо-56, подвергаются «делению», а более легкие — «слиянию». Я предполагаю, что другие люди даже не смотрят на тот факт, что бор распадается на гелий, не говоря уже о том, чтобы вычислить, какой процент энергии получается из этого, когда классифицируют это как энергию синтеза. Дело не в том, во что он превращается, а в целях классификации важно, насколько он велик: «он намного меньше железа, поэтому это должна быть энергия синтеза, а не энергия деления». Нам все равно, может быть, эти нуклоны могут терять энергию, а протон получает достаточно энергии, чтобы компенсировать это.

Вы правы в том, что реакция ядерного синтеза происходит, когда два или более атомных ядра объединяются, образуя более тяжелое. Однако реакция синтеза не требует выделения энергии. Также стоит подчеркнуть, что реагентами синтеза являются атомные ядра, поэтому, когда нейтрон добавляется к ядру, подобному урану, мы говорим не о ядерном синтезе, а скорее о поглощении нейтронов. Ядерное деление происходит, когда ядро ​​расщепляется на два или более атомных ядра, с той разницей, что оно может происходить и спонтанно во время радиоактивного распада.

Поэтому, когда ядра водорода и бора-11 объединяются, это называется реакцией синтеза, даже если это только на мгновение создает возбужденное ядро ​​углерода-12. Это возбужденное ядро ​​подвергается радиоактивному распаду путем деления на три альфа-частицы, как вы упомянули (сравните состояние Хойла , которое имеет очень короткий период полураспада$2.4\times10^{-16}~\mathrm{s}$). В конечном итоге происходит как синтез, так и радиоактивный распад посредством деления. Поскольку первым шагом, который должен быть искусственно вызван, является синтез, достаточно назвать его водородно-борным синтезом, и часть деления считается само собой разумеющейся, даже если она очень важна с точки зрения расчета энергии.