Какие эффекты, помимо «дефекта массы», заставляют альфа-лестницу за железом-56/никелем-56 быть эндотермической?

Question

Какие эффекты, помимо «дефекта массы», заставляют альфа-лестницу за железом-56/никелем-56 быть эндотермической?

Космос
нуклеосинтез

ХизерБ

Многие источники утверждают, что синтез за пределами железа-56 / никеля-56 (и, конечно, за пределами никеля-62) невозможен из-за того, что они являются одними из наиболее тесно связанных ядер. Например, в статье Википедии о железном пике ( https://en.wikipedia.org/wiki/Iron_peak ) сказано, что:

Для элементов легче железа в периодической таблице ядерный синтез высвобождает энергию. Для железа и для всех более тяжелых элементов ядерный синтез требует энергии.

Однако, когда вы на самом деле вычисляете дефект массы, альфа-лестница будет экзотермической вплоть до олова.

Вопрос "=" [м (Н я_{28}^{56}) + м (ЧАС е_{2}^{4}) - м (Z н_{30}^{60})] с^{2}

$Q=[m(Ni_{28}^{56})+m(He_{2}^{4})-m(Zn_{30}^{60})]c^2$

Вопрос "=" [55.942132022 ты + 4.00260325415 ты - 59.941827035 ты] м_{ты} с^{2}

$Q=[55.942132022u+4.00260325415u-59.941827035u]m_uc^2$

Вопрос \approx 2.709 М е В

$Q \approx 2.709 MeV$

Н я_{28}^{56} + ЧАС е_{2}^{4} \to Z н_{30}^{60} (+ 2.709 М е В)

$Ni_{28}^{56} + He_{2}^{4} \rightarrow Zn_{30}^{60} (+2.709 MeV)$

Z н_{30}^{60} + ЧАС е_{2}^{4} \to г е_{32}^{64} (+ 2,587 М е В)

$Zn_{30}^{60} + He_{2}^{4} \rightarrow Ge_{32}^{64} (+2.587 MeV)$

г е_{32}^{66} + ЧАС е_{2}^{4} \to С е_{34}^{68} (+ 2.290 М е В)

$Ge_{32}^{66} + He_{2}^{4} \rightarrow Se_{34}^{68} (+2.290 MeV)$

С е_{34}^{68} + ЧАС е_{2}^{4} \to К р_{36}^{72} (+ 2.151 М е В)

$Se_{34}^{68} + He_{2}^{4} \rightarrow Kr_{36}^{72} (+2.151 MeV)$

К р_{36}^{72} + ЧАС е_{2}^{4} \to С р_{38}^{76} (+ 2,728 М е В)

$Kr_{36}^{72} + He_{2}^{4} \rightarrow Sr_{38}^{76} (+2.728 MeV)$

С р_{38}^{76} + ЧАС е_{2}^{4} \to Z р_{40}^{80} (+ 3.698 М е В)

$Sr_{38}^{76} + He_{2}^{4} \rightarrow Zr_{40}^{80} (+3.698 MeV)$

Z р_{40}^{80} + ЧАС е_{2}^{4} \to М о_{42}^{84} (+ 2,714 М е В)

$Zr_{40}^{80} + He_{2}^{4} \rightarrow Mo_{42}^{84} (+2.714 MeV)$

М о_{42}^{84} + ЧАС е_{2}^{4} \to р {ты}_{44}^{88} (+ 2,267 М е В)

$Mo_{42}^{84} + He_{2}^{4} \rightarrow Ru_{44}^{88} (+2.267 MeV)$

р {ты}_{44}^{88} + ЧАС е_{2}^{4} \to п д_{46}^{92} (+ 2,276 М е В)

$Ru_{44}^{88} + He_{2}^{4} \rightarrow Pd_{46}^{92} (+2.276 MeV)$

п д_{46}^{92} + ЧАС е_{2}^{4} \to С д_{48}^{96} (+ 3.030 М е В)

$Pd_{46}^{92} + He_{2}^{4} \rightarrow Cd_{48}^{96} (+3.030 MeV)$

С д_{48}^{96} + ЧАС е_{2}^{4} \to С н_{50}^{100} (+ 3.101 М е В)

$Cd_{48}^{96} + He_{2}^{4} \rightarrow Sn_{50}^{100} (+3.101 MeV)$

Я закончил свои расчеты здесь, потому что не смог найти массы других изотопов, которые, теоретически, следовали бы за цепочкой. Я понимаю, что они очень нестабильны, и для их синтеза потребуется огромное количество энергии, чтобы преодолеть кулоновский барьер. Однако я хочу сказать, что, согласно приведенным выше расчетам, как только барьер будет преодолен, синтез фактически высвободит энергию, а не поглотит ее. Итак, является ли понятие термоядерного синтеза за пределами элементов пика железа эндотермическим ложным, или я что-то упускаю?

PM 2Кольцо

Связанный: astronomy.stackexchange.com/a/21288/16685

PM 2Кольцо

Интересный! Я не знаю полного ответа на ваш вопрос, но 1) эти альфа-частицы в основном возникают в результате фоторасщепления, которое является эндотермическим. 2) эти продукты синтеза все больше и больше испытывают дефицит нейтронов и имеют короткие периоды полураспада.

Ответы (1)

Какие эффекты, помимо «дефекта массы», заставляют альфа-лестницу за железом-56/никелем-56 быть эндотермической?

Связанный: astronomy.stackexchange.com/a/21288/16685
Интересный! Я не знаю полного ответа на ваш вопрос, но 1) эти альфа-частицы в основном возникают в результате фоторасщепления, которое является эндотермическим. 2) эти продукты синтеза все больше и больше испытывают дефицит нейтронов и имеют короткие периоды полураспада.

ПрофРоб · Answer 1

В Википедии и в других местах в Интернете есть много вводящих в заблуждение утверждений о нуклеосинтезе (я занят поиском, чтобы увидеть, говорил ли я что-то подобное в прошлом!)

Причина того, что альфа-цепь не выходит значительно за пределы $^{56}$ Ni заключается в том, что для преодоления кулоновского барьера температуры должны быть настолько высокими, чтобы ядра с железным пиком разрушались фотонами при этих температурах.

Я полагаю, что эндотермическое утверждение верно в том смысле, что это касается сердечника из никеля. Чтобы произвести альфа-частицы, вам нужно разрушить несколько ядер Ni. Этот процесс сильно эндотермичен и не может быть уравновешен последующим плавлением.

например (И это немного упрощенно) Для фоторасщепления ядра Ni на 14 альфа-частиц требуется 88,62 МэВ. Тогда 14 реакций синтеза с ядрами Ni, производящих цинк, дадут всего 37,9 МэВ. В отличие от распадающегося $^{52}$ Fe на 13 альфа-частиц нужно 80,5 МэВ, но 13 реакций синтеза $^{52}$ Выход Fe в Ni $8.1\times 13= 105.3$ МэВ.

Какие эффекты, помимо «дефекта массы», заставляют альфа-лестницу за железом-56/никелем-56 быть эндотермической?

ХизерБ

PM 2Кольцо

PM 2Кольцо

Ответы (1)

ПрофРоб

Какой процент гелия-3 является первичным по сравнению с произведенным в звездах

Является ли нуклеосинтез ответственным за расширение Вселенной?

Почему Большой взрыв не привел к образованию более тяжелых элементов?

пытаясь понять звездный нуклеосинтез

Почему железо потребляет больше энергии в процессе синтеза, чем производит?

Производит ли Alpha Process висмут?

Можем ли мы сжать любой объект, чтобы создать черные дыры?

"Включить точку" для слияния?

Почему литий и дейтерий сгорают раньше водорода?

Возможна ли звезда, питаемая делением?