Возможен ли протонно-тритиевый синтез?

Предположим, у нас есть одно ядро ​​трития ( 1 3 ЧАС два нейтрона и один протон). Тритий является крайне нестабильной ядерной конфигурацией и, следовательно, распадается на 2 3 ЧАС е с периодом полураспада примерно 12 лет. 2 4 ЧАС е (альфа-частица), с другой стороны, является очень стабильной конфигурацией и вообще не распадается. Таким образом, если мы должны точно выстрелить одиночным протоном в ядро ​​трития, мы должны ожидать реакции синтеза и выделения энергии (в виде фотонов или кинетической энергии образующегося 2 4 ЧАС е ядра ?) по мере того, как ядро ​​достигает более благоприятной и стабильной конфигурации 2 4 ЧАС е .

Эта реакция должна выглядеть примерно так

п + + 1 3 ЧАС → 2 4 ЧАС е + Икс 0 М е В
где Икс 0 М е В ≠ 0 некоторое положительное (предположительно большое) количество энергии. Мой вопрос можно просто сформулировать следующим образом: возможна ли эта реакция на самом деле, и если да, то почему она не используется и не упоминается в текстах, поскольку она представляется простейшей формой реакции синтеза, какую только можно вообразить? Кроме того, если эта реакция возможна, высвобождается ли энергия в виде фотонов или кинетической энергии, или, возможно, того и другого? Причина, по которой я спрашиваю, заключается в том, что я хочу иметь возможность использовать этот пример, чтобы сформулировать свои мысли о высвобождении энергии в реакциях синтеза, и это кажется идеальным примером из-за его простоты. Любая помощь в этом будет принята с благодарностью!

Вы должны попытаться вычислить Икс 0 и включите его в свой вопрос.

Ответы (1)

В вашей формуле есть серьезная проблема — термин «энергия» в правой части. Если вы посмотрите на формулы для слияния, они, как правило, имеют несколько частиц в правой части. Это связано с тем, что в центре системы импульсов, если справа есть только одна частица, эта частица не имеет импульса и, следовательно, не имеет кинетической энергии. Так что эту энергию нужно было бы высвобождать каким-то другим способом.

Представьте, что протон и тритон объединились, чтобы образовать возбужденную форму гелия-4, 4 ЧАС е * . Эта частица может распасться на стабильный гелий-4, испустив фотон, или она может распасться на протон и тритон под действием сильного взаимодействия. Поскольку электромагнитное взаимодействие намного слабее, чем сильное взаимодействие, можно было бы ожидать, что последнее взаимодействие будет происходить намного чаще, что сохраняет взаимодействие п + 3 ЧАС → 4 ЧАС е + γ от происходящего легко.

Взаимодействие, подобное 2 ЧАС + 3 ЧАС → 4 ЧАС е + н + К . Е . в целом намного проще, потому что кинетическая энергия может быть разделена между двумя частицами, поэтому вам не нужно беспокоиться о том, как энергия выходит.

(1/2) Спасибо за отличный ответ! Я думаю, что вы в значительной степени охватили все мои проблемы. Прежде чем я приму ваш ответ, правильно ли я понимаю (которое можно обобщить следующим образом): когда протон выстреливается и первоначально сливается с тритием, в результате 4 ЧАС е обязательно должен находиться в возбужденном состоянии, так как перед столкновением система (протон + тритий) имела ненулевое Е К в центре импульсной системы. После столкновения имеем только 4 ЧАС е который тривиально имеет ноль Е К в центре импульса РФ. Таким образом, кинетическая энергия должна была пойти на возбуждение 4 ЧАС е ...
(2/2). Итак, сразу после столкновения мы имеем возбужденное 4 ЧАС е * ядра. Теперь, поскольку сильная сила намного сильнее, чем сила ЭМ, она более благоприятна для 4 ЧАС е * немедленно распадаться обратно на протон и тритий, а не испускать гамма-лучи, и поэтому синтез, описанный в моем первоначальном посте, не происходит легко?
@SalahTheGoat Да, в основном. Частицы также могут излучать фотон, фактически не образуя возбужденного состояния (а такое возбужденное состояние может фактически не существовать), но это также будет редко по той же причине, что электромагнитное взаимодействие намного слабее, чем сильное взаимодействие. По сути, это та же самая причина, по которой мы не можем сплавить два протона, только с заменой электромагнитного взаимодействия слабым взаимодействием. Вообще говоря, вы резко замедляете сильное взаимодействие, если начинаете добавлять к нему электромагнитные взаимодействия.
Я хотел бы отметить, что захват нейтрона протоном также включает только одну частицу в конце реакции, и вместо частого распада эта реакция в основном приводит к испусканию гамма-излучения.
Кроме того, @Chris, у меня сложилось впечатление, что причина, по которой два протона не объединяются, несмотря на то, что сильное взаимодействие намного сильнее, чем электромагнитное взаимодействие, заключается в том, что собственный импульс частиц создает давление вырождения, которое в сочетании с электрическим отталкивание, преодолевает сильное взаимодействие (динейтроны невозможны по той же причине). В конце концов, если ваше объяснение было верным, почему протон и нейтрон остаются целыми после того, как они сливаются?
Возможен ли протонно-тритиевый синтез?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v