Производство энергии в звездах происходит в основном, когда ядро поглощает протон или сливается с другим ядром. Некоторые примеры:
(я) и и в цепи ppI на Солнце;
(ii) в тройном альфа-процессе в массивных звездных ядрах после истощения H;
(iii) как одна из возможных реакций при горении углерода в массивных звездах.
Самая первая из вышеперечисленных реакций протекает через квантово-механическое туннелирование, потому что очень немногие протоны обладают достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть кулоновский барьер, учитывая распределение скоростей при температуре ядра Солнца.
Первый вопрос обо всех ядерных реакциях, в которых поглощается протон или сливаются два ядра: все ли эти реакции протекают посредством квантового туннелирования?
Второй вопрос: все ли «резонансные реакции» протекают через туннелирование, как в случае (ii)?
Все они нуждаются в туннелировании; вам просто нужно определить необходимые температуры для преодоления кулоновского барьера.
«Наиболее вероятной» реакцией было бы соединение двух протонов. Если вы утверждаете, что им нужно проникнуть внутрь м друг от друга, чтобы почувствовать сильный ядерный потенциал, то кулоновский барьер имеет высоту:
Теперь, даже если вы согласитесь с тем, что при более низких температурах в распределении Максвелла-Больцмана есть хвост, температуры в ядре звезд главной последовательности никогда не приближаются к этому коэффициенту в 100 раз.
Все последующие реакции имеют более высокие кулоновские барьеры, потому что, хотя барьер увеличивается как произведение вовлеченных зарядов, радиусы ядер растут только примерно как где это атомная масса.
Я бы сказал, что это также применимо к резонансным реакциям, потому что вам все еще нужно поместить частицы в диапазон сильного ядерного потенциала, и, следовательно, резонанс все еще происходит в пределах гамовского окна, которое задается крутым экспоненциальным затуханием хвоста Максвелла-Больцмана. и экспоненциальный рост вероятности туннелирования.
По сути, именно поэтому вам нужны гораздо более высокие температуры даже для запуска этих реакций в ядрах более развитых звезд, но температуры не превышают нескольких K даже на более продвинутых стадиях ядерного горения в ядрах самых массивных звезд.
Я думаю, нельзя сказать, что без туннелирования термоядерный синтез вообще не произошел бы — он просто происходил бы с гораздо меньшей скоростью, если бы звезды не смогли сжаться в достаточной степени, чтобы достичь гораздо более высоких температур в своих недрах. Они не могут этого сделать, потому что начинается вырождение электронов; но я полагаю, что если вы собираетесь игнорировать один квантовый эффект, возможно, вы сможете игнорировать и другие!
гамма1954
ПрофРоб