Frage:
Welche Effekte neben "Massendefekt" führen dazu, dass die Alpha-Leiter jenseits von Eisen-56 / Nickel-56 endotherm ist?
HeatherB
2020-06-28 15:54:14 UTC
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Viele Quellen geben an, dass eine Fusion jenseits von Eisen-56 / Nickel-56 (und sicherlich jenseits von Nickel-62) unmöglich ist, da sie zu den am engsten gebundenen Kernen gehören. In dem Wikipedia-Artikel über den Eisengipfel ( https://en.wikipedia.org/wiki/Iron_peak) heißt es beispielsweise:

Für Elemente, die im Periodensystem leichter als Eisen sind, setzt Kernfusion Energie frei. Für Eisen und für alle schwereren Elemente verbraucht die Kernfusion Energie.

Wenn Sie jedoch den Massendefekt tatsächlich berechnen, ist die Alpha-Leiter bis zu Zinn exotherm. P. >

$$ Q = [m (Ni_ {28} ^ {56}) + m (He_ {2} ^ {4}) - m (Zn_ {30} ^ {60})] c ^ 2 $$ span> $$ Q = [55.942132022u + 4.00260325415u-59.941827035u] m_uc ^ 2 $$ span> $$ Q \ ca. 2.709 MeV $$ span> $$$$ span> $$ Ni_ {28} ^ {56} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Zn_ {30} ^ {60} (+2.709 MeV) $$ span> $$ Zn_ {30} ^ {60} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Ge_ {32} ^ {64} (+2,587 MeV) $$ span> $$ Ge_ {32} ^ {66} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Se_ {34} ^ {68} (+2,290 MeV) $$ span> $$ Se_ {34} ^ {68} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Kr_ {36} ^ {72} (+2.151 MeV) $$ span> $$ Kr_ {36} ^ {72} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Sr_ {38} ^ {76} (+2.728 MeV) $$ span> $$ Sr_ {38} ^ {76} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Zr_ {40} ^ {80} (+3.698 MeV) $$ span> $$ Zr_ ​​{40} ^ {80} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Mo_ {42} ^ {84} (+2.714 MeV) $$ span> $$ Mo_ {42} ^ {84} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Ru_ {44} ^ {88} (+2.267 MeV) $$ span> $$ Ru_ {44} ^ {88} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Pd_ {46} ^ {92} (+2.276 MeV) $$ span> $$ Pd_ {46} ^ {92} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Cd_ {48} ^ {96} (+3.030 MeV) $$ span> $$ Cd_ {48} ^ {96} + He_ {2} ^ {4} \ rightarrow Sn_ {50} ^ {100} (+3.101 MeV) $$ span>

Ich habe meine Berechnung hier beendet, weil ich die Massen anderer Isotope nicht finden konnte, die theoretisch der Kette folgen würden. Ich verstehe, dass diese sehr instabil sind und ihre Fusion eine immense Menge an Energie benötigen würde, um die Coulomb-Barriere zu überwinden. Mein Punkt ist jedoch, dass nach den obigen Berechnungen die Fusion nach Überwindung der Barriere tatsächlich Energie freisetzen und nicht verbrauchen würde. Ist der Begriff der Fusion jenseits der Eisenpeakelemente endotherm falsch oder fehlt mir etwas?

Verwandte: https://astronomy.stackexchange.com/a/21288/16685
Interessant! Ich kenne die vollständige Antwort auf Ihre Frage nicht, aber 1) diese Alphas stammen hauptsächlich aus der Photodisintegration, die * endotherm * ist. 2) Diese Fusionsprodukte weisen zunehmend ein Neutronendefizit auf und haben kurze Halbwertszeiten.
Einer antworten:
Rob Jeffries
2020-06-29 01:15:04 UTC
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In Wikipedia und anderswo im Internet gibt es viele irreführende Aussagen zur Nukleosynthese (ich bin damit beschäftigt zu sehen, ob ich in der Vergangenheit etwas Ähnliches gesagt habe!)

Der Grund, warum die Alpha-Kette dies tut Nicht signifikant über $ ^ {56} $ span> hinausgehen Ni ist, dass zur Überwindung der Coulomb-Barriere die Temperaturen so hoch sein müssen, dass die Eisenpeakkerne durch zerfallen Photonen bei diesen Temperaturen.

Ich nehme an, dass die endotherme Aussage wahr ist, wenn man einen Kern aus Nickel betrachtet. Um Alpha-Partikel zu produzieren, müssen Sie einige Ni-Kerne auflösen. Dieser Prozess ist stark endotherm und kann nicht durch anschließende Fusion ausgeglichen werden.

z. B. (und dies ist ein bisschen vereinfacht) Die Photodisintegration eines Ni-Kerns in 14 Alpha-Partikel erfordert 88,62 MeV. Dann würden 14 Fusionsreaktionen mit Ni-Kernen, die Zink produzieren, nur 37,9 MeV zurückgeben. Im Gegensatz dazu benötigt die Auflösung von $ ^ {52} Fe $ span> in 13 Alpha-Partikel 80,5 MeV, aber 13 Fusionsreaktionen von $ ^ { 52} Fe $ span> zu Ni ergibt $ 8,1 \ times 13 = 105,3 $ span> MeV.



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