Звезды, ядерные реакции

После осуществления первой искусственной ядерной реакции ученые стали все чаще и чаще обращаться к другим космическим телам, пытаясь разгадать их тайну и в первую очередь найти ответ на вопрос — откуда звезды, подобные Солнцу, черпают свою энергию, которую они в течение многих миллиардов лет непрерывно и неизменно испускают в мировое пространство До открытия ядерных реакций, сопровождающихся выделением огромного количества тепла, люди не знали таких источников энергии, которые могли бы объяснить светимость звезд. Ядерные реакции явились [c.97]

Является ли деление ядер единственным источником ядерной энергии В следующем разделе вы прочтете о ядерных реакциях, которые зажигают звезды, и новых исследованиях ядерной энергии. [c.343]

Изучение закономерностей ядерных реакций позволяет создать теорию происхождения химических элементов и их распространенности в природе. Согласно данным ядерной физики и астрофизики синтез и превращение химических элементов происходят в процессе развития звезд. Образование атомных ядер осуществляется либо за счет термоядерных реакций, либо — реакций поглощения ядрами нейтронов. [c.16]

В недрах планет не могут возникать столь высокие температуры и протекать ядерные реакции как в горячих звездах. На Земле превращение элементов в основном обусловливается радиоактивным распадом, приводящим к некоторому изменению изотопного состава существующих элементов, из которых 25% радиоактивны. [c.16]

Ядерные реакции в природе. Изучение закономерностей ядерных реакций и радиоактивного распада позволяет ставить вопрос о создании теории происхождения химических элементов и их распространенности в природе. Как показывают современные данные ядерной физики и астрофизики, синтез и превращение элементов происходят на всех стадиях эволюции звезд как закономерный процесс их развития. [c.48]

В конечном итоге повышение температуры звездной массы и, соответственно, кинетическая энергия ее частиц достигают такой величины (Т около 10 ° К), что силы гравитации не могут удержать частицы вещества вместе. Происходит взрыв звезды и ее охлаждение. Большинство возникших элементов уже не могут участвовать в естественных ядерных реакциях из-за недостаточной кинетической энергии и остаются стабильными. Так появились химические элементы Земли. [c.317]

Кинетикой химических реакций называется учение о скоростях реакций. В кинетике рассматриваются факторы, определяющие скорости реакций, а также промежуточные состояния, при помощи которых достигается конечный результат. Кинетика химических реакций приобрела более общее значение, так как ее законы оказались применимы для многих других процессов вплоть до ядерных реакций и процессов, протекающих в недрах звезд. [c.318]

Ганс Бете (род. 1906 г.) — немецкий физик-теоретик. Нобелевский лауреат (1967). Известен своими работами по теории ядерных реакций и особенно открытием источников энергии звезд. [c.415]

Значение водорода в химии Космоса исключительно велико. Водород — наиболее распространенное вещество Вселенной. Солнце на 75% состоит из водорода, огромные количества молекулярного и атомного водорода рассеяны в космическом пространстве и сосредоточены в звездах. Уже одно это обстоятельство заставляет думать о роли простейших атомов в эволюции звезд. Открытие гелия и неизменное соседство этих двух элементов в космических телах (24% массы Солнца составляет гелий и 1% приходится на остальные элементы) казалось загадочным до тех пор, пока ядерные реакции не стали объектом тщательных исследований. Пред- [c.149]

На некоторых звездах наблюдается повышенное содержание изотопа с по сравнению с содержанием его в атмосфере Солнца, В земной коре и метеоритах, что является результатом протекания ядерных реакций так называемого углеродного цикла. В метеоритах найдены аномалии в изотопном составе Не, N6, Аг, К и других элементов. Происхождение этих отклонений приписывают ядерным реакциям, возбуждаемым быстрыми частицами космических лучей. [c.415]

Происхождение химических элементов. В настоящее время общепризнано, что в звездах на всех стадиях их развития осуществляются разнообразные ядерные реакции. Эволюция звезд обусловлена двумя противодействующими факторами гравитационным сжатием, приводящим к сокращению объема звезды, и ядерными реакциями, сопровождающимися выделением огромного количества энергии. [c.425]

Поэтому ядерные реакции захвата нейтронов могут быть осуществлены во всех частях звезды и с нейтронами любых энергий. Эти реакции приводят к образованию тяжелых элементов с атомной массой более 60, в том числе всех известных и сейчас существующих на Земле р-активных естественных радиоактивных изотопов. Прямым доказательством протекания процесса захвата нейтронов в звездах служат астрофизические и спектроскопические данные о нахождении в некоторых звездах (состояние которых отвечает этой стадии эволюции) изотопа элемента технеция. Распространенность химических элементов в веществе звезд тем больше, чем меньше для них вероятность захвата нейтронов. Ядрами, устойчивыми по отношению к захвату, и являются изотопы с магическими числами нейтронов. Такие ядра обладают повышенной распространенностью. Эта стадия эволюции осуществляется иа звездах, называемых красными гигантами. В недрах красного гиганта температура продолжает расти. При 10 К медленные реакции захвата нейтронов уступают место все более быстрым. Процесс приобретает ла- [c.426]

Изотопный состав наиболее распространенных элементов материала Луны и метеоритов аналогичен изотопному составу элементов на Земле. Это указывает на то, что элементы в земной коре и метеоритах происходят из одного и того же космического вещества. Кроме того, это свидетельствует об однотипном характере ядерных реакций, приводящих к синтезу элементов Земли и метеоритов, об одинаковом возрасте этих образований. Изотопный состав атмосферы звезд изучен еще недостаточно. Однако уже можно сказать, что распространенность элементов и их изотопов в веществе звезд отличается от земного распределения. Объяснение этого факта базируется на представлении об эволюции звезд и связи их состава с преобладающими ядерными реакциями, осуществляющимися на звездах. [c.432]

Предполагается, что при температуре 100 млн. градусов и при плотности 10 000 Г-СМ- в центре звезды устанавливается равновесие между тремя альфа-частицами и возбужденным ядром углерода-12 с энергией на 7,653 МэВ выше, чем энергия этого ядра в нормальном состоянии. Возбужденное ядро С может переходить в нормальное состояние путем испускания фотона. Могут происходить и другие известные ядерные реакции, которые и приводят к синтезу всех тяжелых нуклидов. [c.622]

В основе теории развития элементов на звездах лежит представление о том, что химический состав звезды является функцией ее возраста. У молодых звезд, примером которых может служить Солнце, преобладающими элементами являются водород и гелий последний образуется из водорода в результате термоядерного синтеза, обусловливающего энергетические процессы на звезде. Последовательность ядерных реакций, приводящих к синтезу гелия из водорода на звездах, была обоснована Г. Бете (1938 г.). Эта схема, называемая циклом Бете, состоит из сле ющих последовательных реакций С1"+ №->№ С + Н [c.63]

В настоящей книге показано, что синтез химических элементов может протекать на всех стадиях развития звезд в тесной связи с ядерными реакциями, которые обеспечивают светимость звезд, их химический состав и эволюцию. Рассказывается также о том, что синтез ядер элементов и разрушение их в космическом пространстве, туманностях и таких телах, как Земля и метеориты, являются закономерными процессами эволюции вещества во Вселенной. [c.4]

Интенсивное развитие астрономии и особенно наблюдательной астрофизики — науки, которая занимается изучением физической природы космических тел, — за последние десять лет позволило, как мы видели в предыдущей главе, получить многие важные характеристики известных ранее звезд массу, светимость, размеры и химический состав, — установить ряд закономерностей в свойствах звезд и открыть новые космические объекты. Это дало возможность найти космические тела, в которых в настоящее время могут протекать ядерные реакции, приводящие к синтезу элементов. Поэтому отпала необходимость в предположении какого-либо особого дозвездного состояния вещества, чтобы объяснить современную распространенность химических элементов. [c.100]

Под действием гравитационного сжатия вещество будущей звезды начинает разогреваться. Сжатие происходит до того момента, когда температура вещества будет достаточно высокой для начала ядерных реакций. С этого момента начинает свое существование новая звезда. Дальнейшая эволюция звезды определяется в основном различными ядерными реакциями, которые мы опишем ниже. [c.102]

Новые звезды в основном состоят из ионизованных атомов водорода, т. е. из водородной плазмы. Поэтому, естественно, что на первых стадиях эволюции звезды протекают реакции с участием ядер водорода. Теоретические расчеты и сравнения с ядерными реакциями, полученными в лабораторных условиях, позволили установить, что для большинства звезд главкой последовательности и плоской составляющей нашей Галактики основные ядерные реакции приводят к синтезу гелия из ядер водорода. [c.102]

Схематически новое состояние звезды изображено на рис. 37. Такая звезда состоит из гелиевого ядра и водородной оболочки. Ядерные реакции проте- [c.114]

В связи с тем что в ядрах образовавшихся красных гигантов, состоящих из гелия, не происходят ядерные реакции, ядра таких звезд претерпевают дальнейшее гравитационное сжатие, за счет которого увеличиваются температура до 100 млн. град и плотность до нескольких сотен тысяч граммов на кубический сантиметр. В этих условиях и начинается новый термоядерный процесс — слияние ядер гелия, который так же, как и термоядерный процесс синтеза гелия, не осуществлен еще в лабораторных условиях на Земле. Происходит образование ядер С через промежуточную стадию, которая может быть записана следуюш м образом [c.117]

В эволюции красного гиганта может наступить такой момент, когда в результате гравитационного сжатия температура в его центральной части достигнет больше 3 млрд. град. В этих условиях при наличии обмена между различными частями звезды разнообразные ядерные реакции — (а,у), (У ). (Р> V) и (V, Р) — [c.127]

В настоящее время еще окончательно не решен вопрос о природе ядерных реакций, которые приводят к вспышкам Сверхновых звезд. Один из вариантов теорий вспышки Сверхновой можно представить следующим образом. Рассмотренные выше равновесные процессы, приводящие к синтезу элементов группы железа, являются, как правило, экзотермическими. Так как равновесные реакции протекают за очень короткое время, то и тепло, выделяемое в них, может очень быстро увеличить температуру вещества промежуточного слоя, которое состоит из легких элементов. В этом слое протекают термоядерные процессы типа углеродно-азотного и натриево-неонового циклов. [c.134]

При резком повышении температуры возрастает, как мы уже указывали, и скорость ядерных реакций, а мгновенное выделение огромного количества энергии в этих реакциях может привести к взрыву оболочки звезды или вспышке Сверхновой, подобно вспышке Новых звезд, только более мощного масштаба. [c.134]

Из рис. 42 видно, что после взрыва наступает сильное охлаждение звезды она сжимается до очень малых размеров, так как в ней нет больше источников ядерных реакций. Сжатие продолжается до тех пор, пока бывшая звезда-гигант не превратится в белый карлик с чрезвычайно большой плотностью. Белые карлики, по-видимому, образуются и после ряда вспышек одних и тех же Новых звезд. Наблюдения подтверждают, что на месте взрыва Новых и Сверхновых звезд всегда можно обнаружить маленькую звезду слабой светимости. Тем самым создавалось впечатление, что от каждой звезды, закончившей свой жизненный путь, остается звездный труп . Но исследования последних лет показали, что это не так. Из этих тру- [c.139]

Безусловно, в описанной выше теории синтеза элементов в звездах еще есть неясные места, многие ее положения недостаточно обоснованы. Однако дальнейшее развитие техники осуществления ядерных реакций в лабораторных условиях и усовершенствование телескопов принесут много новых данных о ядерных реакциях, приводящих к синтезу элементов, что позволит еще глубже проникнуть в тайну рождения ядер химических элементов. [c.140]

Таким образом, в веществе, которое выбрасывается при гигантских вспышках Новых и Сверхновых (и из которого затем образуются туманности и тела планетных систем), а также в веществе большинства звезд в результате различных ядерных реакций на их поверхности происходит постепенный процесс разрушения ядер химических элементов и превращение их в ядра водорода и других легких элементов. Этот процесс необратим. Синтез элементов в веществе, из которого состоят туманности, планеты, астероиды, кометы и ме- [c.164]

Мы уже указывали на то, что после вспышек Новых и Сверхновых звезд основная их масса превращается в белые карлики — плотные звезды малых размеров. Они состоят в основном из ядер тяжелых элементов, м поэтому ядерные реакции синтеза элементов в них не протекают. Их атомы, безусловно,так же, как и в холодных телах, подвергаются радиоактивному распа-.ду и другим ядерным реакциям, приводящим к их постепенному разрушению. Но не эти процессы, по-видимому, определяют судьбу ядер химических элементов в белых карликах. [c.165]

После изучения некоторых свойств технеция и получения его эмиссионного спектра вновь начались поиски технеция в природе. Проблема возможного нахождения технеция в природе оставалась в 50-х годах нашего столетия одной из актуальных в геохимии этого элемента [53, 54, 58, 86, 170, 196]. В 1951 г. Мур [255] обнаружила в спектре солнечной атмосферы линии ионизированного технеция. Спустя год Меррилл [239, 240] отметил суш,ествование нескольких линий технеция в спектрах некоторых звезд (S- и М-классов). Наличие технеция на звездах подтверждено и другими исследователями [152], причем было установлено, что его количество мало отличается от содержания соседних элементов. Эти факты в сочета- НИИ с тем обстоятельством, что наиболее долгоживущий изотоп технеция обладает периодом полураспада лишь 2,6-10 лет [85, 198], позволяют предположить, что технеций образуется в результате протекающих на звездах ядерных реакций. [c.8]

Вполне возможно, что со временем ядерные явления станут частью нашей повседневной жизнн. Солнце, как и все звезды, излучает свет в результате происходящих на нем ядерных реакций. Раскрыв секрет расщепления атома и ядерного синтеза, ученые выпустили на волю мощнейшую из известных сил во Вселенной. Атомная энергия, высвобождаемая из нескольких граммов ядерного топлива, эквивалентна энергии, образующейся при сгорании многих тысяч литров бензина. Как же нам использовать эту энергию, как относиться к связанным с ней опасностям, таким, как ядерное оружие или ядерные отходы [c.299]

Реакции слияния (синтеза) легких ядер в более тяжелые возможны лишь при очень высокой температуре (порядка 10 К и выше), при которой энергия одноименно заряженных ядер достаточна для преодоления их взаимного отталкивания и слияния. Поэтому реакции ядерного синтеза получили название тер.чоядер-ных реакций. В природных условиях термоядерные реакции протекают лишь в недрах звезд. Термоядерные реакции сопровождаются выделением колоссального кoлitчe твa жертии. Так, в результате синтеза гелия из водорода с выделением позитронов (р ) [c.15]

Таким образом, современная теория происхождения химических элементов исходит из предположения о том, что они синтезируются в разнообразных ядерных процессах на всех стадиях эволюции звезд. Каждому состоянию звезды, ее возрасту соответствуют определенные ядерные процессы синтеза элементов и отвечающий им химический состав. Чем моложе звезда, тем больше в ней легких элементов. Самые тяжелые элементы синтезируются только в процессе взрыва — умирания звезды . В звездных трупах и других космических телах меньшей массы и температуры продолжают идти реакции преобразования вещества. В этих услоЕ иях происходят уже ядерные реакции распада и разнообразные процессы дифференциации и миграции. Когда заканчивается определенный этап [c.429]

С начала двадцатых и до конца сороковых годов вопрос о происхождении элементов стал обсуждаться главным образом физиками, которые предлагали различные гипотезы образования элементов. Все они исходили из предположения, что химические элементы образовались в результате всевозможных ядерных реакций, протекагших в больших масштабах в какой-то один определенньш момент, предшествующий образованию звезд. Имеющиеся к тому времени сведения о светимости звезд не позволяли установить, в каких космических объектах могли протекать ядер1№1е процессы, приводящие к синтезу тяжелых ядер. Поэтому был сделан вывод о том, что более тяжелые элементы, чем гелий, в настоящее время в звездах не образуются. [c.98]

Ниже мы покажем, что синтез химических элементов происходит на всех стадиях развития звезд, как закономерный процесс их эволюции, которая обусловлена двумя основными факторами гравитационным сжатием, приводящим к сокращению объема звезды, и ядерными реакциями, сопровождающимися выделением огромного количества энергии, что предотвра- [c.100]

По мере того как в центре звезды происходит посте-1енное преобразование водорода в гелий, изменяются л основные характеристики звезды — ее светимость и радиус. Причем скорость протекания этих процессов в значительной степени зависит от массы звезды. В звездах с большой массой за несколько десятков миллионов лет весь водород в центре превращается в гелий. Такие ЗЕезды очень быстро уменьшают свою массу. Например, звезды Вольф-Райе, о которых мы уже говорили, теряют в год около одной десятитысячной доли своей массы. Это происходит не только за счет тепла, выделяемого при ядерных реакциях, но и в результате непосредственного выбрасывания вещества звезды. По мере того как сравнительно быстро уменьшается масса звезды, а водород выгорает в ее центре, уменьшается и светимость звезды и вместе с этим снижается скорость ядерных реакций и процесса выброса вещества звезды эволюционный процесс в звезде замедляется. [c.114]

В настоящее время еще окончательно не решен вопрос об источнике нейтронов для процесса быстрого захвата. В принципе, по-видимому, может быть несколько таких источников. Это обусловлено тем, что существует множество путей эволюции звезд, которые зависят от их массы, строения и характера ядерных реакций, скорости перемешивания и выброса вещества звезды. Мы только описали один из вариантов нуте звездной эволюции. В различных ее вариантах могут появиться и другие источники нейтронов. Однако основной путь синтеза химических элементов, вероятно, остается при раапичных вариантах звездной эволюции одинаковым. В общем виде он может быть изображен следующим образом Н - Не-> С, 1 е, Отяжелые элементы. [c.139]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология