A yulduz tug’ilgan

Source: http://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/birth.html

David Taylor

Yulduzlar shakllanadi qachon gaz (yorug’lik yili ulkan bulutlar 1 o’z tortishish ostida diametri) qulashi. Yulduzlararo “bulutlar” Yer yuzida juda, juda yaxshi vakuum hosil edi; Lekin, ularning atrofida kosmik bulutlar Bas, ular bor, hatto yaxshiroq vakuum hosil bo’lardi. Yer haqida 74% vodorod, 25% geliy iborat joylashgan Somon Yo’li galaktikasida spiral qo’li gaz va boshqa 1% hamma narsa, shu tariqa bu ham eng yangi tug’ilgan yulduzlar taxminan Quyoshning tarkibi va bizning mahalla.

Vodorod va geliy Katta portlash qoldiqlari bor; “Loy” 1% yulduzlardan o’zlarini keladi va biz o’z-o’zini boyitish, bu qiziqarli oz muhokama qiladi, keyinchalik. Muddatli “Katta portlash” dastlab mahsharni kosmik portlashlar bir qizg’anchiq mo’min emas edi Britaniya astronom Fred Hoyle tomonidan masxara muddatga sifatida kashf etildi. Biroq, u xususda va koinotdagi barcha ommaviy va energiya dastlab 10 kvant o’zgarishini chiqib portladi g’oyasiga asoslangan kosmologik nazariyalar butun majmui uchun faxrlanamiz nomini bo’ldi, shunday qilib, tavsiflovchi bo’lgan30 protonga ortiq marta kichik. Kosmik mikrodalga yordamida so’nggi nozik ish 13,7 milliard yil oldin da Katta portlash joylashadi. Vodorod va geliy izotoplarini kuzatilgan miqdori2 yulduzlararo bulutlar izotoplar Katta portlash natijasida bir necha soat ichida yaratilgan bo’lishi kerak bo’lgan hisob-kitoblarga nisbatan diqqat va shartnoma juda ta’sirli bo’ldi. Bu aslida Katta portlash vodorod va geliy boshqa miqdorda har qanday elementlar ishlab chiqarilgan bo’lishi mumkin emas, deb tasdiqlaydi, va u ham Katta portlash o’zi uchun kuchli tekshirish beradi.

Katta portlash bilan hosil original vodorod va geliy eng uzoq oldin yulduzlar ichiga qulab tushdi. Somon Yo’li galaktikasida bu nuqtada balki 10% gaz va 90% yulduzlar iborat. Biroq, bir galaktika 10% taxminan 30 milliard Suns qilish uchun etarli gaz, juda ko’p hali, shuning uchun bizga rioya qilish uchun yangi tug’ilgan yulduzlar hech etishmasligi ham bor. (Qarang: plitalar 5 Ular gravitatsiya bilan siqilgan sifatida qanday bulutlar muomala qiladi: birinchi savol, yulduz muhokama qachon har doim. Yulduzi hosil bulutlar haqida batafsil ma’lumot olish uchun) Va?

Bu holda, biz emas, balki ultra-siqilgan ortiq ultra-ozgina bir sohada mavjud. bir yulduzlararo bulut ichida atomlar shunday uzoqda, ular kamdan-kam hollarda qulashi dastlabki bosqichlarida bir-biriga duch kelayotgan bo’ladi. Siz bulutigacha markazi tomon yog’ayotgan yomg’ir tomchilarining kabi vazifasini bajaruvchi etib, ularni yuritish mumkin. Ular kuz kabi shunga o’xshash dunyoviy uchun yomg’ir tomchilari, ular tezlashib. Ular hech-qisqarishi yulduzlararo bulut ichida bir-birini qoralash boshlanadi, bu kinetik energiya oxir-oqibat issiqlik aylanadi. (Agar avtomobil mexanikasi bilan har qanday ma’lumotga ega bo’lsa isitish ta’siri, siqish tsikli davomida dizel mexanizmi piston ichki nima sodir juda parallel bo’ladi.) Issiqlik yarim bulutigacha siqilish paytida yuz radiatsiya bo’lib tarqaladi haqida; Boshqa yarim qoldiqlari proton-yulduz tuzoqqa. qulashi boshida, gaz bulut harorat odatda juda e’tiborsiz bo’ladi, faqat bir necha daraja Kelvin (taxminan -450 F °), va u dastlab bir necha yorug’lik yili bo’ylab hisoblanadi. oxiriga kelib, bu radiusda bir necha million mil akvatoriyasi bo’ladi – ba’zi 10 hajmi kamaytirish18 marta – va uning yuzasi temperaturasi 4000 K ° to’lgan bo’ladi. Uning yadrosidagi harorat odatda yuqorida o’n million K ° bo’ladi.

Yangi tug’ilgan yulduz shunday bir juda issiq, nuroniy ob’ekt hisoblanadi – Bir paytlar, bizning Quyosh sistemasidagi sayyoralar edi, deb, sayyoralar, aslida, ularning ota-yulduzlar bilan bir xil siqilayotgan Yulduzlararo materiyaning tug’ilgan, chunki. U hosil qiladi, keyin bir sayyora faqat off soviydi, lekin bir yulduz, uning yadrosidagi avj harorat va bosim yadro reaksiyalar yoqmoq, shunday qilib, katta bo’lib, u boshlanadi: yangi tug’ilgan yulduzlar va sayyoralar o’rtasida muhim farq bu ishlab chiqarish energiya.

Yulduzning energiya manbai
belgilash qilib, yulduz nukleosintez orqali ob’ekti deb “Berns”, vodorod. Erkinlik atom energiyasi uchun bu so’qmoq hokazo suv osti kemalarida, elektr, va insonlar tomonidan ishlatiladigan turli xil bo’ladi. Biz atom yadrosining parchalanishi foydalaning. Bo’linish yo’l kabi uran yoki plutonium (elementlar # 92 va # 94) kabi elementlarni, davriy jadval oxirida katta, semiz, radioaktiv yadrolar foyda oladi. Yadro bo’linish da ko’rsatilgan 2-shakl. Og’ir yadrolari kabi bariy yoki Kripton engil yadrolar ichiga fissioned (yoki sindirishib) bo’lsa, ular tom ma’noda juda katta miqdorda energiya elastik, portlashi. Yorilish yadro-energetika so’qmoq portlovchi kimyoviy bir tank sindiradi uchun bir oz o’xshash bo’ladi.

Yadro sintezi to’liq teskari yo’nalishda ishlaydi: Periyodik stol boshida juda yorug’lik va mukammal barqaror yadrolar og’irroq yadrolarga qo’shilib, yadroviy bo’linishdan ko’ra ko’proq energiya chiqarishni ta’minlaydi. Ko’pchilik yulduzlar singari Quyosh eng engil elementni, vodorodni ham engil, geliyga kiritadi. Vodorod bir atomning vazniga ega, va geliyning to’rtta atom og’irligi bor, shuning uchun u bitta helyum yadroini hosil qilish uchun to’rtta vodorod yadrolari birlashtirilishi kerakligini anglatadi. Bu qanday yuz beradi? Bir vaqtning o’zida bitta joyda vodorod poezdining to’qnashuvi mavjudmi?

To’liq emas. Bu juda ishonarli bo’lar edi. Vodorod sintezi quyidagi bosqichlarda sodir bo’ladi:

Qadam 1. Vodorod atomlarining yadrolaridagi aka ikki proton, to’qnashmoq. Bu ikki proton (ularning elektrostatik yoqtirmaslik ham katta) bir-biri bilan sintezlashga, lekin tashvish emas imkonsiz bo’ladi. Endi, keyin, kolliziya proton, yadroviy kuchlar ajratish mumkin oldin3 sabab neytron aylana protonlar bir! Men ilgari (oldingi bo’limda hududda) aytib o’tilganidek, proton va neytronlarning o’z kvant davlatlarni bor. Nima, men sizga aytmadim proton va neytron deb hisoblanadi kvant Shtatlari, va shuning uchun kimligini almashtirish mumkin! Hech to’lqin ketadi4. To’qnashuv natijasida markaz shunday bir proton-neytron juftlik. Bu vodorod-2 deb atash mumkin vodorod izotopi, lekin fiziklar odatda deyteriy uni chaqiradi. Ramzlar esa, qaerda pbir proton ifodalaydi va n neytron ifodalaydi, reaktsiya hisoblanadi:  p + p -> np + energiya + (bu erda bizga taalluqli emas neytronlarni deb nomlangan boshqa zarralar, men keyinchalik ularni muhokama qiladi).

Qadam 2. A proton Yoqilg’i çarpışırsa. Bu bizga 2 ta proton berib, yopishtiradi + 1 neytron = geliy-3. Lari:
NP + p -> + energiya ppn.

Qadam 3. Ikki geliy-3 kolliziyasi. Olingan Fireball, geliy-3 yadrolari bir geliy-4 va ikki proton o’zlarini yana o’zgartirishingiz. Lari:  ppn + ppn -> pnpn + p + p + energiya . Geliy-3 uchun proton sintezlashga bir ehtimoli ko’proq uchinchi qadam tuyulishi mumkin, lekin bu yaratadi ppn + p -> pppn geliy-4 litiy-4, emas. Litiy-4 deyarli u yaratgan oldin, shunday, bu reaktsiya yo’l Quyoshning energiya ishlab chiqarish uchun deyarli hech narsa hissa parçalanabilecekleri shunday beqaror.

 

Sof natija to’rt vodorod bir geliy aylangan, deb. Bu uch bosqichli jarayon deb ataladi That zanjirlar, va yuqorida ko’rsatilgan. Bu eng yulduzlar uchun asosiy energiya manbai hisoblanadi.

Bir, etc nega ConEd, AQSh dengiz kuchlarini, hayron, deb berilgan yadro parchalanishini nazarda tutadi o’rniga yadroviy sintez, foydalanish mumkin: 1) sintez ko’proq energiya ishlab chiqaradi, 2) sintezi vodorod = H2O = yoqilg’i uchun suv, uning reaktsiya mahsuloti nodavlat radioaktiv chunki radioizotoplar, 3) vodorod sintezi, parchalanishini nazarda tutadi ancha kam radioaktiv chiqindilarni ishlab chiqaradi, va 4) sintez jarayonlar bo’linish kabi “erigani”, voqea sodir bo’lgan bo’lishi mumkin emas.

Oddiy javob termoyadroviy qo’zg’atish uchun dahshatli qiyin, deb hisoblanadi. Parchalanishini nazarda tutadi bilan, bir muhtoj barcha (ya’ni, radioaktiv) allaqachon beqaror bo’lgan yagona markaz hisoblanadi va ko’rsatilgan bo’lib, keyin bir tezlik neytronlari bir tegish bilan uni “sindirmoq” mumkin, shakl 2. Neytron shunday har qanday atom yaqinlashib ularni to’xtatish uchun hech narsa yo’q, hech qanday elektr zaryad bor. Erish bilan, siz, engil barqaror yadrolarini olish kerak, va musbat zaryadlangan barcha, eng yomoni, va birgalikda kelib, ularni ishontira. Yadrolari elektrostatik, chidam bir-biriga daf qilurlar va yaqindan ular bilan birga kelgan, yana chidam ular qaytarmoq. (Qarang: plitalar 6 misol uchun.) yadro kuchlari juda qisqa intervallarni bor, chunki, ular faqat elektrostatik nafratdan bartaraf va yadrolari bir-birining ustiga tom ma’noda bo’lsa, sintez boshlashingiz mumkin. Agar undan chiqib har qanday energiya olish har qanday umid bor oldin shuning sintezlashga gaz atomlar ya’ni bunday yaqin yondashuv, qilish dahshatli tezlik bilan harakat kerak, gaz dahshatli harorat va bosim ko’tarilgan bo’lishi kerak.

Hozirgi vaqtda vodorodning termoyadroviy jarayonini boshlashning yagona usuli yadro fizikasidan foydalanishdir: “vodorod” deb nomlanuvchi bomba plutoniy bomba portlashini vodorod izotoplarining deuterium va trityumning nazokatsiz birlashuvini yoqib yuboradi (qisqacha). O’tgan 40 yil mobaynida mavzu bo’yicha ko’plab tadqiqotlar o’tkazilsa-da, biz termoyadroviyni nazorat qila olmaymiz. Quyosh bu muammolarni bartaraf qiladi va vodorodni to’lqinlantiradi, uning miqdori juda katta. Uning markazida bosim gazni u erda o’n to’rt marta qo’rg’oshin zichligini zeriktiradi. Harorat 15 mln. K ° dir.

Biroq, bu raqamlar kabi haddan tashqari darajada, ular hali ham tez vodorod füzyonunu yoqish uchun etarli emas. Aslida ular vodorodning birlashtirilishiga hech qanday to’sqinlik qila olmaydilar! Quyosh qanchalik yorqinligini nazarda tutib, “zerikarli” degani nimani nazarda tutayotganimni siz hayron qolarsiz va men buni aytmoqchiman: Quyosh 4,5 milliard yil davomida porlashdi, 5 lekin u faqat vodorod yoqilg’isining 5 foizini yoqdi! Agar siz hech qachon mashinangizni haydab chiqmagan bo’lsangiz, har kuni bir soniya ichida gazning qopqog’ini ochgan bo’lsangiz, siz quyoshdan ko’ra yoqilg’ingizni tezroq ishlatasiz. Fuzilga erishish qiyin. Bu erda nima demoqchi ekanimni ko’rsatish uchun ba’zi raqamlar mavjud:

A)   Quyosh yorqinligi (jami elektr ishlab chiqarish) = 3.86 x 1023 kilovatt elektr energiyasi. Joriy global iste’mol darajalarda, bir soniyada Quyosh tomonidan ishlab chiqarilgan energiya foydalanish 792.000 yil dunyo aholisining egallaydi. Astronomlar sifatida kuch, bu miqdorda bildirmoq Lo, yoki bir quyosh yorqinligi.

B)   Vodorod Bir kilogramm (ikki funt, 3 untsiya) yadroviy sintez tomonidan ishlab chiqarilgan energiya 177.720.000 kilovatt-soat (!!). Bu 3000 yil uchun o’rtacha Amerika ahliga ishlatish uchun etarli elektr ifodalaydi.

C)   603 milliard: vodorod (B) Bir kilogramm energiya hosildorligi tomonidan quyosh yorqinligi (A) ajratish) vodorod ko’p kilogramm Sun-yoqish uchun, har bir ikkinchi kuyib kerak hikoya qilinadi. Bu ko’p tonajı meniki, sen kuniga, 1000 fut chuqurlikka Illinoys butun davlatni qazimoq kerak. Taxminan.

D)   Quyoshning massasi 1.99 X 1030 kilogramm = Yerning 332.900 marta ommaviy. (C) hisoblab 603 milliard kilogramm, bu ajratish, bizga har bir ikkinchi kuyib qilinmoqda Quyosh qismini beradi 3 X 10-19. Bu keyingi 1000 yil davomida butun dunyo yalpi iqtisodiy mahsulotga bir tin solishtirish bir xil nisbatda haqida. Shunday qilib, biz Sun Shunisi ajablanarliki, shuning uchun ko’p energiyasi va hali uning hajmi nisbatan (deyarli) hech yonilg’i, yoqish uchun boshqaradi qanday qarang. Uning ulkan ommaviy sekundiga otashin H-bomba millionlab ekvivalenti vodoroddan kuydiruvchi ham nanoscopic foiz tarjima.

Quyosh tortishish shafqatsiz kuch off ushlab super-isitiladi gazlar bosimini foydalanish kabi Bas, jamlaydi, yulduzlar. (Agar astronom bor bo’lsa), hatto yaxshi va qiziqarli, gazlar uchun issiqlik manbai tabiiy yadroviy reaktor bo’ladi. Bu yulduzlar yo’l yanada shiddatli va dinamik sayyoralar ko’ra bo’ladi, degan ma’noni anglatadi, va quyidagi bo’limda biz bu yuklanmoqda, ba’zi ko’rib chiqamiz.

 

 

 

 

 

1 – A yorug’lik yili masofa yorug’lik bir yil ichida sayohat hisoblanadi. Ko’p odamlar bir yorug’lik yili vaqt birligi deb ishonaman, lekin u emas. Bu masofa bir birligi hisoblanadi. yorug’lik tezligi, shuning uchun bir yorug’lik yili (186.282 mil/sek) x (sek/yil) = 5.878 trillion kilometr bo’lib, 186.282 mil/sek gacha. Astronomlar bo’lgan kabi, Yer va Quyosh orasidagi masofa, shunday 93 million milya yoki 8,3 yorug’lik-daqiqa engil-daqiqa boshqalar (bir daqiqa ichida masofa nur sayohatlari), yengil-soat, foydalaning.

2 – Izotoplar protonlar Shu soni (ular bilan bir xil element bo’ladi), balki neytronlarning turli raqamlar bilan yadrolari bor. Izotoplar element nomi haqida bir qator qo’yib tomonidan belgilangan: vodorod-2 deb ataladi: ya’ni, uglerod-14, 14 proton plus neytronlarning soni 14. vodorod teng, degan ma’noni anglatadi, bir istisno emas deyteriy va vodorod-3 deb ataladi tritiy.

Plitalar 5

 

3 – Tasavvur qilib, “kuchli” va “zaif” deb ataladigan ikkita yadroviy kuch bor, chunki kuchli biri boshqasidan ko’ra milliard marta kuchliroqdir. Gravitatsiya yoki lektromagnetizmdan farqli o’laroq, yadro kuchlari oralig’i keskin yadroviy masofalar bilan chegaralanadi, biroq yadro chegaralari ichida kuchli kuch boshqa kuchliroqdir. Kuchli kuch yadroviy reaktsiyalarning buyuk kuchi uchun mas’uldir; zaif kuch kamroq bo’ladi va radioaktiv parchalanishning bir necha turlari uchun javob beradi.

4 – kvarklar boshqa narsalar, proton va neytron orasida sub-yadroviy zarralar shakli bor.  Kvark liboslarini o’zgartirib aktyorlar kabi, kimligini almashish uchun juda xursandmiz va energiya etishmasligi tomonidan taqiqlangan bo’lmasa bir shapka va tomchi shunday qilamiz. Case nuqtasida, proton faqat birikmasi kvark u engil (kamida kuchli) deb oddiy Shuning uchun, bir erkin zarracha sifatida barqaror kvark mumkin birikmasi. Yildan kvark energiya qo’shiladi bo’lmasa bir xil birlashmasidan tashkil mumkin emas, bu zo’ravon jangda ishtirok bo’lmasa, proton o’zgartirish mumkin emas. Eritish tashabbusi so’ng, shu bilan birga, kvark o’zgartirishingiz mumkin, va bir proton birdan neytron bo’lish uchun shunday mumkin.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Plitalar 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 – Agar siz bu raqamning qayerdan kelganligini bilsangiz, bu astrofizik nazariyadan, geofizik fikrlardan aniqlangan Erning yoshi va eng aniq ma’lum bo’lgan eng meteoritlarning radioaktiv tarixidan kelib chiqadi.