Найти в Дзене
Цитадель адеквата

Почему в недрах звёзд не синтезируются бор и бериллий

Вопрос, почему в недрах звёзд, – не сверхновых, обычных, – из водорода синтезируется гелий, а дальше – к литию, бериллию, бору, – дело не идёт, был задан в комментарии. И, казалось бы, это простой вопрос. Захват ядром гелия ещё одного протона представляет собой реакцию с более высоким потенциальным порогом. По понятной, в принципе, причине: для того чтобы преодолеть кулоновское отталкивание между двумя протонами требуется меньшее давление, чем в случае если протонов три – протий и два в составе альфа-частицы. ...На самом деле, всё, конечно, сложнее. За третьем этапе водород-гелиевого цикла, сливаются ядра гелия-3 (по два протона в каждом). Но при этом лишние протоны отваливаются, так что, с порогом всё получается ровно. Прицепить же ещё один протон к готовому гелию-4, действительно, слишком «дорого» в плане предварительных – для преодоления отталкивания ядер, – вложений энергии. «Водородная» – остающаяся на главной последовательности, – звезда такого себе позволить не может. Давление

Вопрос, почему в недрах звёзд, – не сверхновых, обычных, – из водорода синтезируется гелий, а дальше – к литию, бериллию, бору, – дело не идёт, был задан в комментарии. И, казалось бы, это простой вопрос. Захват ядром гелия ещё одного протона представляет собой реакцию с более высоким потенциальным порогом. По понятной, в принципе, причине: для того чтобы преодолеть кулоновское отталкивание между двумя протонами требуется меньшее давление, чем в случае если протонов три – протий и два в составе альфа-частицы.

-2

...На самом деле, всё, конечно, сложнее. За третьем этапе водород-гелиевого цикла, сливаются ядра гелия-3 (по два протона в каждом). Но при этом лишние протоны отваливаются, так что, с порогом всё получается ровно. Прицепить же ещё один протон к готовому гелию-4, действительно, слишком «дорого» в плане предварительных – для преодоления отталкивания ядер, – вложений энергии. «Водородная» – остающаяся на главной последовательности, – звезда такого себе позволить не может. Давление в её ядре недостаточно.

-3

Другой вопрос, если водород выгорит и ядро начнёт сжиматься. Тогда порог слияния протия и гелия становится преодолимым. Но к этому моменту остатки водорода покидают ядро. Тем не менее, некоторое количество лития на данном этапе синтезируется.

А бора и бериллия?

Есть интересная табличка, в которой химические элементы помечены разным цветом в зависимости от происхождения.

-4

Картина не полна. Не отражает, в частности причин огромной разницы в распространённости химических элементов. Но тем не менее в таблице привлекают внимание две единственные розовые клетки. Это именно бериллий и бор. Только эти два элемента (не считая, понятно, водорода) имеют не звёздное происхождение. Не термоядерное. Бериллий и бор появляются во вселенной в результате распада более тяжёлых ядер под воздействием жёстких космических излучений в туманностях.

...Почему?

Ну, так получилось. Например, ядра бериллия не только могут, но и неизбежно станут рождаться, как только давление достигнет уровня, при котором сливаются альфа-частицы. Гелий-4 плюс гелий-4, это бериллий-8… Но бериллий-8 нестабилен и распадается через 10^-18 секунды. Стабилен бериллий-9, но его не из чего синтезировать. Нет ничего стабильного с пятью нуклонами в ядре. Не реалистичными оказываются и прочие комбинации, в частности потому что литий при реакциях с дейтерием не образует более тяжёлых ядер, а распадается с образованием гелия… На чём основан принцип действия термоядерной бомбы.

По сходным причинам не рождается термоядерным путём и элемент под номером пять – бор. Легкие элементы должны синтезироваться из ещё более лёгких… Если же «ещё более лёгких» мало, мало и вариантов. А значит, может получиться так, что не работает ни один.

В случае бора более легких элементов – четыре. Но за вычетом недоступного бериллия, остаётся три: литий, гелий и водород. Водород при этом не сочетается с литием, а порог слияния лития и гелия выше порога синтеза углерода и кислорода из одного только гелия. Звезда гаснет или взрывается раньше, чем складываются условия для синтеза бора.

Наука
7 млн интересуются