A szilícium nukleáris égetése

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. május 8-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A szilíciumégetés nagy tömegű (legalább 8-11 naptömegű )  csillagok mélyén lezajló termonukleáris reakciók sorozata, amelyek során a szilíciummagok nehezebb elemek magjaivá alakulnak. Ez a folyamat magas hőmérsékletet ( 2,7-3,5⋅10 9  K , ami 230-300 keV kinetikus energiának felel meg) és sűrűséget ( 10 5-10 6 g /  cm³ ) igényel. A szilícium égési szakasza követi a hidrogén, hélium, szén, neon és oxigén égési szakaszokat; ez a csillagfejlődés utolsó szakasza a termonukleáris folyamatok következtében. Befejezése után a csillag magjában már nem állnak rendelkezésre termonukleáris energiaforrások, mivel a szilícium égése következtében vascsoport-magok keletkeznek, amelyek a nukleononkénti maximális kötési energiával rendelkeznek, és már nem képesek termonukleáris exoterm reakciókra. . Az energiafelszabadulás megszűnése a csillagmag azon képességének elvesztéséhez vezet, hogy ellensúlyozza a külső rétegek nyomását, a csillag katasztrofális összeomlásához és egy II-es típusú szupernóva kitöréséhez .

Nukleáris reakciók

A magas hőmérséklet miatt a ( γ , α ) , (γ, p ) , (γ, n ) reakciókban a szilíciummagok részleges fotodezintegrációja következik be . A keletkező alfa-részecskék, protonok és neutronok reakcióba lépnek a megmaradt szilíciummagokkal. Számos reakció eredményeként nehezebb elemek keletkeznek, köztük a vas közelében lévő elemek is. Ilyen reakciók például:

28 Si + 4 He ↔ 32 S + γ 32 S + 4 He ↔ 36 Ar + γ 36 Ar + 4 He ↔ 40 Ca + γ 40 Ca + 4 He ↔ 44 Ti + γ 44 Ti + 4 He ↔ 48 Cr + γ 48 Cr + 4 He ↔ 52 Fe + γ 52 Fe + 4 He ↔ 56 Ni + γ

Közvetlen reakció, mint a "szilícium+szilícium"

28 Si + 28 Si → 56 Ni + γ ( Q ≈ 10,9 MeV)

valószínűtlen a nagy Coulomb-gát miatt.

Égő szilícium a csillagokban

A szilíciumégetés a termonukleáris fúzió végső szakasza a csillagok magjában, a csillagfejlődés leggyorsabb fázisa. A nagy tömegű (több mint 25 naptömegű) csillagok esetében a szilícium égési ideje csak 1 nap. A nehezebb elemek égése nem megy végbe, mivel az ilyen reakciókban az energia már nem szabadul fel, hanem elnyelődik.

A nehéz elemekkel végbemenő nukleáris reakciók ilyen rövid időtartamát nem csak az egy nukleonra jutó energiahozam csökkenése magyarázza. A nagy tömegű csillagok összességében nagy fényereje hatással van, aminek következtében az egységnyi tömegre jutó kisugárzott energia nagyságrendekkel nagyobb, mint a törpéké, például a Napé. A nehéz elemeket érintő nukleáris reakciók idejét csökkentő fő tényező azonban az úgynevezett neutrínó-hűtés : egymilliárd kelvin feletti hőmérsékleten a gamma-sugárzás atommagokkal való ütközése neutrínó-antineutrínó párokat hozhat létre. A hőmérséklet további emelkedésével egyre jobban nő a neutrínópárok által elvitt energiahányad, a neutrínók számára pedig a csillag magja átlátszó (akadálytalanul viszik el az energiát), a mag egyre jobban összenyomódik, ill. az utolsó fellépő nukleáris reakciók robbanás formájában is bekövetkezhetnek [1] .

Jegyzetek

  1. ↑ Kippenhahn, R. 100 Million Suns: A csillagok születése, élete és halála. - Moszkva: Mir, 1988.

Linkek