Tworzenie protonów neutronów oraz jąder atomowych

Podobne dokumenty
Od Wielkiego Wybuchu do Gór Izerskich. Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny UWr Zakład Fizyki Słońca CBK PAN

Synteza jądrowa (fuzja) FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Ewolucja w układach podwójnych

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Następnie powstały trwały izotop - azot-14 - reaguje z trzecim protonem, przekształcając się w nietrwały tlen-15:

I etap ewolucji :od ciągu głównego do olbrzyma

oraz Początek i kres

Promieniowanie jonizujące

Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała

Wykłady z Geochemii Ogólnej

Wykres Herzsprunga-Russela (H-R) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 1

Sens życia według gwiazd. dr Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny Uniwersytet Wrocławski

Podstawy Fizyki Jądrowej

Życie rodzi się gdy gwiazdy umierają

Liceum dla Dorosłych semestr 1 FIZYKA MAŁGORZATA OLĘDZKA

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań.

STRUKTURA MATERII PO WIELKIM WYBUCHU

Reakcje rozpadu jądra atomowego

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Po 1 mld lat (temperatura Wszechświata ok. 10 K) powstają pierwsze gwiazdy.

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

To ciała niebieskie o średnicach większych niż 1000 km, obiegające gwiazdę i nie mające własnych źródeł energii promienistej, widoczne dzięki

Teoria grawitacji. Grzegorz Hoppe (PhD)

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Czarne dziury. Grażyna Karmeluk

Fizyka współczesna. Jądro atomowe podstawy Odkrycie jądra atomowego: 1911, Rutherford Rozpraszanie cząstek alfa na cienkich warstwach metalu

Gwiazdy neutronowe. Michał Bejger,

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

Uniwersytet Mikołaja Kopernika Toruń 6 XII 2013 W POSZUKIWANIU ŚLADÓW NASZYCH PRAPOCZĄTKÓW

Energetyka jądrowa. Energetyka jądrowa

I ,11-1, 1, C, , 1, C

Podstawowe własności jąder atomowych

Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski

Ewolucja Wszechświata Wykład 5 Pierwsze trzy minuty

Cząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków.

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

GWIAZDY SUPERNOWEJ. WSZYSTKO WE WSZECHŚWIECIE WIECIE PODLEGA ZMIANOM GWIAZDY RÓWNIER. WNIEś. PRZECHODZĄ ONE : FAZĘ NARODZIN, WIEK DOJRZAŁY,

PROJEKT KOSMOLOGIA PROJEKT KOSMOLOGIA. Aleksander Gendarz Mateusz Łukasik Paweł Stolorz

Czarna dziura obszar czasoprzestrzeni, którego, z uwagi na wpływ grawitacji, nic, łącznie ze światłem, nie może opuścić.

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 11 Pochodzenie pierwiastków

Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

A - liczba nukleonów w jądrze (protonów i neutronów razem) Z liczba protonów A-Z liczba neutronów

JAK POWSTAŁ WSZECHŚWIAT?

Cząstki elementarne z głębin kosmosu

Czarne dziury. Rąba Andrzej Kl. IVTr I

Oddziaływania fundamentalne

Podróż do początków Wszechświata: czyli czym zajmujemy się w laboratorium CERN

Galaktyka. Rysunek: Pas Drogi Mlecznej

Atomowa budowa materii

Powstanie pierwiastków we Wszechświecie

Historia Wszechświata w (dużym) skrócie. Agnieszka Pollo Instytut Problemów Jądrowych Warszawa Obserwatorium Astronomiczne UJ Kraków

Oddziaływanie cząstek z materią

Analiza spektralna widma gwiezdnego

Astrofizyka teoretyczna II. Równanie stanu materii gęstej

FIZYKA KLASA I LO LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCEGO wymagania edukacyjne

- mity, teorie, eksperymenty

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

fizyka w zakresie podstawowym

Definicja (?) energii

Energetyka w Środowisku Naturalnym

Promieniowanie jonizujące

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

Promieniowanie jonizujące

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Budowa atomu, układ okresowy i promieniotwórczość

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Elementy kosmologii. D. Kiełczewska, wykład 15

Porównanie statystyk. ~1/(e x -1) ~e -x ~1/(e x +1) x=( - )/kt. - potencjał chemiczny

Diagram Hertzsprunga Russela. Barwa gwiazdy a jasność bezwzględna

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

BUDOWA I EWOLUCJA GWIAZD. Jadwiga Daszyńska-Daszkiewicz

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Spis treści. Trwałość jądra atomowego. Okres połowicznego rozpadu

12. ZASADA ANTROPICZNA

Różne typy wiązań mają ta sama przyczynę: energia powstającej stabilnej cząsteczki jest mniejsza niż sumaryczna energia tworzących ją, oddalonych

Budowa atomu. Wiązania chemiczne

Szkolny konkurs chemiczny Grupa B. Czas pracy 80 minut

Spełnienie wymagań poziomu oznacza, że uczeń ponadto:

Teoria ewolucji gwiazd (najpiękniejsza z teorii) dr Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Wrocławskiego

Wielki Wybuch czyli podróż do początku wszechświata. Czy może się to zdarzyć na Ziemi?

fizyka w zakresie podstawowym

Atomy wieloelektronowe

Grzegorz Wrochna Narodowe Centrum Badań Jądrowych Z czego składa się Wszechświat?

25. Niespełniające się prognozy. Przy próbie opisu reakcji jądrowych, transfizyka napotyka na trudności, które przedstawię szczegółowiej, gdyż mogą

NUKLEOGENEZA. Barbara Becker

Elementy fizyki jądrowej

Promieniotwórczość naturalna. Jądro atomu i jego budowa.

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 10 Energetyka jądrowa

FIZYKA KLASA I LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCEGO

Opis założonych osiągnięć ucznia Fizyka zakres podstawowy:

Szczegółowe wymagania edukacyjne z fizyki do nowej podstawy programowej.

Ekspansja Wszechświata

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

1.6. Ruch po okręgu. ω =

Fizyka jądrowa cz. 2. Reakcje jądrowe. Teraz stałem się Śmiercią, niszczycielem światów. Robert Oppenheimer

MODEL WIELKIEGO WYBUCHU

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ. A) równa B) mniejsza C) większa D) nie mniejsza (sumie) od sumy mas protonów i neutronów wchodzących w jego skład.

Wymagania edukacyjne z fizyki dla klas pierwszych

Transkrypt:

Tworzenie protonów neutronów oraz jąder atomowych kwarki, elektrony, neutrina oraz ich antycząstki anihilują aby stać się cząstkami 10-10 s światła fotonami energia kwarków jest już wystarczająco mała aby silne oddziaływanie zmusiło je do 10-6 s łączenia się w cząstki już nam znane protony, neutrony i ich antycząstki. po czasie 10-4 s wchodzimy w erę leptonową gdzie dominują lekkie cząstki. Po upływie 0.5 s Wszechświat jest matowy gdyż fotony nie mogą się przemieszać swobodnie i co chwilę zderzają się z inną cząsteczką.

Po jednej sekundzie Wszechświat jest jeszcze bardzo gorący 10 11 kelwinów i gęsty 105 kg/m3 ale w tych warunkach fotony nie mają już energii do wytwarzania cząstek i cała antymateria ulega wyczerpaniu i powstaje promieniowanie oraz materia. Do pierwszej sekundy liczba neutronów tworzących się i rozpadających jest taka sama. Gdy minęła pierwsza sekunda prawie wszystkie elektrony podlegają anihilacji ze swoimi antycząstkami co oznacza, że protony nie mają już elektronów aby przekształcić się w neutron. Prowadzi to dużego niedoboru neutronów w stosunku do protonów, a dokładnie 2 do 10. Fotony powstałe podczas anihilacji już nie mają wystarczającej energii aby tworzyć pary materia-antymateria wypełniają więc sobą całą przestrzeń. Na każdą cząstkę przypada miliard fotonów, stosunek, który pozostał do dzisiaj.

Powstanie atomów helu 100 sek zaczną się tworzyć jądra atomowe. Podstawą jądra atomowego staje się proton, zapewne ze względu na jego stabilność. Pierwszym jądrem był proton z neutronem związany oddziaływaniem silnym. Nie mogły to być dwa protony gdyż działa tutaj silne odpychanie elektryczne. Ostyganie prowadzi do tego, że powstają kolejne jądra atomowe aż do He-4. Ponieważ jądra te są bardzo stabilne nie chcą już dalej przyłączać następnych nukleonów. Tak więc po trzech minutach Wszechświat zatrzymuje się w swym rozwoju na helu. Pamiętajmy, że trwa ekspansja i obniżanie temperatury co powoduje, ze już nie ma takich możliwości energetycznych jak poprzednio.

Powstawanie gwiazd i planet Dopóki Wszechświat był matowy czyli przed rokiem 300 000 tysięcznym grawitacja była niweczona przez energetyczne fotony które zderzały się z cząstkami i nie pozwały im się gromadzić zgodnie z siłami grawitacji. Po znacznym rozrzedzeniu było możliwe, że w miejscu fluktuacji materii oddziaływanie grawitacyjne gęstszej materii przyciągnie do siebie inny fragment materii. Zaczynają się tworzyć nasiona galaktyk. Pozostał jednak jeszcze inny przeciwnik grawitacji a mianowicie ekspansja Wszechświata powodująca oddalanie się od siebie poszczególnych mas a więc zmniejszenie siły grawitacji między nimi. Na nasze szczęście siła grawitacji okazała się na tyle silna, że pokonała i tę przeszkodę.

Łączenie się protonów w jądro helu prowadzi do powstania energii. Wydziela się tzw. energia wiązania. Można sprawdzić, że suma energii czterech protonów nie jest równa energii jądra helu-4, ta różnica to właśnie energia wiązania wydzielana podczas reakcji jądrowych. Wyzwolenie tej energii prowadzi do wzrostu temperatury i emisji promieniowania co wstrzymuje zapadanie się gwiazdy. Równowaga ta utrzymuje się tak długo dopóki starcza protonów. Gdy zabraknie paliwa gwiazda zaczyna się zapadać dalej. Prowadzi to do zwiększenia gęstości oraz temperatury, która dochodzi do 100 milionów kelwinów. W tej temperaturze zaczyna zachodzić zjawisko tworzenia węgla C-6, gdyż w takich warunkach jądra helu chętnie łączą się w trójki natomiast dalej nie lubią połączeń podwójnych. Proces spalania helu zachodzi tak długo aż nastąpi całkowita przemiana gwiazdy helowej w gwiazdę węglową. Oznacza to, że znika promieniowanie które było przeciwwagą dla grawitacji i znowu grawitacja przejmuje inicjatywę. Rozpoczyna się kolejny etap zapadania gwiazdy. Staje się ona coraz mniejsza, coraz gęstsza i temperatura teraz rośnie. Po osiągnięciu kilkuset milionów kelwinów rozpoczynają się kolejne przemiany. Cykle spalania oraz tworzenia nowych pierwiastków są coraz krótsze. Im większa masa gwiazdy tym więcej pierwiastków może powstać. Na zewnątrz spala się wodór, trochę głębiej hel. Im bliżej środka gwiazdy tym cięższe pierwiastki. W końcu życia gwiazdy jej jądro składa się z żelaza, kobaltu oraz niklu podczas gdy w wyższych warstwach powstaje tlen, siarka, azot itp. Produkcja pierwiastków w gwiazdach kończy się jednak na żelazie-56. Dlaczego?

Z życia gwiazd Masa mniejsza od 1.4 masy Słońca staje się najpierw czerwonym olbrzymem a po wyemitowaniu pozostałej energii staje się białym karłem aby zakończyć swój żywot jako czarny karzeł, kupa złomu krążąca po ogromie Kosmosu. Jeżeli gwiazda ma masę między 1.4 a 3 mas Słońca wtedy zapadanie się następuje gwałtownie. W ciągu ułamka sekundy gwiazda kurczy się do rozmiarów ok. 10 km. Powstaje gwiazda neutronowa i powstaje zjawisko, które nazywamy supernowa. Natężenie wybuch ma siłę 100 milionów jasności Słońca. Dla gwiazd o masie większej niż 3 masy Słońca koniec jest jeszcze bardziej gwałtowny i tragiczny. Gdy dojdzie do zapaści takiej gwiazdy dzieje się to tak szybko, że nic nie zdoła powstrzymać tego procesu sprężania do tak małej objętości i tak dużej gęstości, że powstałe pole grawitacyjne jest tak duże, że jądro gwiazdy staje się czarną dziurą. Światło nie może opuścić tego obszaru czyli jest on dla nas niewidoczny. Kwazary - niby gwiazdy Pulsary