Arderea nucleară a deuteriului

Arderea nucleară a deuteriului  este o reacție de fuziune termonucleară care are loc în stele și în unele obiecte substelare . Nucleii de deuteriu iau parte la aceste reacții : cea mai comună fuziune cu un proton , în care se formează un nucleu de heliu-3 .

Aceste reacții pot avea loc ca parte a unui ciclu proton-proton , în care un nucleu de deuteriu este mai întâi format din doi protoni , sau pot avea loc independent, folosind rezervele deja existente de deuteriu.

În protostars

Reacțiile termonucleare care implică deuteriu sunt printre cele mai puțin solicitante la temperatură (doar reacția deuteriului cu tritiul este mai scăzută, dar din cauza timpului de înjumătățire prea scurt, tritiul nu apare în natură) și poate continua deja la o temperatură de 10 6 K [1] . Drept urmare, la protostele, prima reacție de fuziune termonucleară este „arderea” deuteriului [2] .

În același timp, viteza acestor reacții depinde destul de puternic de temperatură, proporțională cu T 11,8 . Dacă există o modificare a altor parametri de care depinde viteza reacțiilor, atunci este necesară o schimbare foarte mică a temperaturii pentru a menține echilibrul. Astfel, temperatura în stea se menține aproximativ la același nivel, iar arderea hidrogenului, care necesită o temperatură de ordinul a 10 7 K, începe abia după ce deuteriul încetează să intre în nucleul stelei.

Deuteriul se acumulează pe o protostea din spațiul circumstelar și intră în miez datorită faptului că protostelele sunt convective până la un anumit moment în timp. Numai când convecția se oprește, arderea deuteriului se termină, miezul stelei se micșorează și se încălzește până când hidrogenul din ea se aprinde [3] . Etapa de ardere a deuteriului durează doar câteva milioane de ani [4] .

În obiectele substelare

Dacă masa obiectului este mai mică de 80 M J , dar mai mare de 13 M J , atunci arderea hidrogenului din el nu va începe, dar arderea deuteriului va continua. Astfel de obiecte se numesc pitice brune și pot străluci până la o sută de milioane de ani, în funcție de masa lor, până la epuizarea aprovizionării cu deuteriu [5] [6] [7] .

În planete

În obiectele cu miez solid, adică formate ca planetele, este posibilă și arderea deuteriu. Masa lor, la fel ca și pentru piticele brune, ar trebui să depășească și 13 M J , iar în acest caz, arderea deuteriului va avea loc în apropierea miezului solid [8] [9] .

Alte reacții

Deși fuziunea deuteriului cu un proton și formarea heliului-3 joacă rolul principal în arderea deuteriului, sunt posibile mai multe reacții diferite [10] :

Note

  1. ↑ Palla, Francesco. Fizica formării stelelor în galaxii . - Springer-Verlag , 2002. - ISBN 978-3-540-43102-2 .
  2. ↑ Adams, Fred C. Originea și evoluția universului . Regatul Unit: Jones & Bartlett, 1996. - P. 47. - ISBN 978-0-7637-0030-0 .
  3. ↑ Bally, John; Reipurth, Bo. Nașterea stelelor și a planetelor . - Cambridge University Press , 2006. - P. 61. - ISBN 978-0-521-80105-8 .
  4. ↑ Adams, Fred. Originile existenței: cum a apărut viața în univers  (engleză) . - The Free Press, 2002. - P. 102. - ISBN 978-0-7432-1262-5 .
  5. ↑ LeBlanc, Francis. O introducere în astrofizica stelară . - Regatul Unit: John Wiley & Sons , 2010. - P. 218. - ISBN 978-0-470-69956-0 .
  6. ^ Lewis, John S. Fizica și chimia  sistemului solar . - Regatul Unit: Elsevier Academic Press , 2004. - P. 600. - ISBN 978-0-12-446744-6 .
  7. ↑ Chabrier, G. Deuterium Burning in Substellar Objects  //  The Astrophysical Journal  : journal. - Editura IOP , 2000. - Vol. 542 , nr. 2 . — P.L119 . - doi : 10.1086/312941 . - Cod biblic . - arXiv : astro-ph/0009174 .
  8. ↑ Mollière, P. Arderea deuteriului în obiectele care se formează prin scenariul de acreție de bază  // Astronomy and Astrophysics  : journal  . - 2012. - 7 noiembrie ( vol. 547 ). — P. A105 . - doi : 10.1051/0004-6361/201219844 . - Cod biblic . - arXiv : 1210.0538 .
  9. ↑ Bodenheimer, Peter. Arderea deuteriului în planete uriașe masive și pitici brune de masă redusă formate prin acreția cu nucleu  //  The Astrophysical Journal  : journal. - Editura IOP , 2013. - 20 iunie ( vol. 770 , nr. 2 ). — P. 120 . - doi : 10.1088/0004-637X/770/2/120 . - Cod biblic . - arXiv : 1305.0980 .
  10. ↑ Rolfs, Claus E.; Rodney, William S. Cauldrons in the cosmos : nuclear astrophysics  . - University of Chicago Press , 1988. - P. 338. - ISBN 978-0-226-72456-0 .