Synteza jądrowa (fuzja) FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

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

Ewolucja w układach podwójnych

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

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

Tworzenie protonów neutronów oraz jąder atomowych

I etap ewolucji :od ciągu głównego do olbrzyma

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

Diagram Hertzsprunga Russela. Barwa gwiazdy a jasność bezwzględna

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

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

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

Życie rodzi się gdy gwiazdy umierają

Wykłady z Geochemii Ogólnej

Podstawy Fizyki Jądrowej

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

Promieniowanie jonizujące

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 11 Pochodzenie pierwiastków

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

Ewolucja Wszechświata Wykład 8

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

Informacje podstawowe

Ewolucja pod gwiazdami

Liceum dla Dorosłych semestr 1 FIZYKA MAŁGORZATA OLĘDZKA

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Wykład 9 - Ewolucja przed ciągiem głównym. Ciąg główny wieku zerowego (ZAMS)

Definicja (?) energii

Czym są gwiazdy Gwiazdy

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Gwiazdy neutronowe. Michał Bejger,

Najbardziej zwarte obiekty we Wszechświecie

EWOLUCJA GWIAZD. Tadeusz Smela

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

Czarne dziury. Grażyna Karmeluk

BUDOWA I EWOLUCJA GWIAZD. Jadwiga Daszyńska-Daszkiewicz

Astronomia. Znając przyspieszenie grawitacyjne planety (ciała), obliczyć możemy ciężar ciała drugiego.

Analiza spektralna widma gwiezdnego

EWOLUCJA GWIAZD. Tadeusz Smela

oraz Początek i kres

Rodzaje i ewolucja gwiazd Autor tekstu: Michał Przech

Galaktyka. Rysunek: Pas Drogi Mlecznej

Gdzie odległośd mierzy się zerami. Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny, UWr Zakład Fizyki Słooca, CBK PAN

NUKLEOGENEZA. Barbara Becker

O aktywności słonecznej i zorzach polarnych część I

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

Gwiazdy, życie po śmierci

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

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

Budowa Galaktyki. Materia rozproszona Rozkład przestrzenny materii Krzywa rotacji i ramiona spiralne

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

Czarne dziury. Rąba Andrzej Kl. IVTr I

Grawitacja + Astronomia

NARODZINY I ŚMIERĆ GWIAZDY

12.1 Słońce. Ogromna moc promieniowania Słońca to skutek zarówno ogromnych rozmiarów, jak i wysokiej temperatury powierzchni.

Planety w układach podwójnych i wielokrotnych. Krzysztof Hełminiak

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

PROJEKT KOSMOLOGIA PROJEKT KOSMOLOGIA. Aleksander Gendarz Mateusz Łukasik Paweł Stolorz

Budowa i ewolucja gwiazd II

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

Budowa i ewolucja gwiazd II

JAK POWSTAŁ WSZECHŚWIAT?

Konkurs Astronomiczny Astrolabium IV Edycja 26 kwietnia 2017 roku Klasy I III Gimnazjum Test Konkursowy

1. Wszechświat budowa i powstanie

Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała

Powstanie pierwiastków we Wszechświecie

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

Astrofizyka teoretyczna II. Równanie stanu materii gęstej

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 10 Energetyka jądrowa

Co to jest promieniowanie grawitacyjne? Szymon Charzyński KMMF UW

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

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

ETAP II. Astronomia to nauka. pochodzeniem i ewolucją. planet i gwiazd. na wydarzenia na Ziemi.

Galaktyki aktywne II. Przesłanki istnienia,,centralnego silnika'' Dyski akrecyjne Czarne dziury

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

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Układ słoneczny, jego planety, księżyce i planetoidy

Budowa i ewolucja gwiazd II

Grawitacja - powtórka

Budowa gwiazdy w wieku niemowlęcym.

Cząstki elementarne z głębin kosmosu

FIZYKA KLASA I LO LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCEGO wymagania edukacyjne

Słońce. Mikołaj Szopa

Magnetar to młoda, szybko wirująca gwiazda neutronowa o ogromnym polu magnetycznym, powstała z wybuchu supernowej. Na skutek ogromnych naprężeń

Oddziaływanie cząstek z materią

Gwiazdy - podstawowe wiadomości

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

OPIS MODUŁ KSZTAŁCENIA (SYLABUS)

Wczoraj, dziś i jutro Wszechświata. Tomasz Bulik

fizyka w zakresie podstawowym

Spełnienie wymagań poziomu oznacza, że uczeń ponadto:

Nasza Galaktyka

Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny, Uniwersytet Wrocławski Zakład Fizyki Słońca, Centrum Badań Kosmicznych PAN. Lekcje ze Słońcem w tle

Słońce i jego miejsce we Wszechświecie. Urszula Bąk-Stęślicka, Marek Stęślicki Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Wrocławskiego

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

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

Spis treści. Przedmowa PRZESTRZEŃ I CZAS W FIZYCE NEWTONOWSKIEJ ORAZ SZCZEGÓLNEJ TEORII. 1 Grawitacja 3. 2 Geometria jako fizyka 14

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Reaktor jądrowy. Schemat. Podstawy fizyki jądrowej - B.Kamys

STRUKTURA MATERII PO WIELKIM WYBUCHU

fizyka w zakresie podstawowym

Słońce a sprawa ziemskiego klimatu

Transkrypt:

Synteza jądrowa (fuzja)

Cykl życia gwiazd

Narodziny gwiazd: obłok molekularny Rozmiary obłoków (Giant Molecular Cloud) są rzędu setek lat świetlnych. Masa na ogół pomiędzy 10 5 a 10 7 mas Słońca. W obłoku molekularnym formują się cząsteczki wodoru H 2. Powstanie niejednorodności obłoku powoduje, że pod wpływem pola grawitacyjnego materia gęstnieje. Zapadanie się fragmentu obłoku prowadzi do powstania protogwiazdy. Dalsze losy gwiazdy zależą od jej masy.

Rodzaje gwiazd : brązowe karły Brązowe karły mają zbyt małą masę (0.08 mam Słońca), by reakcja syntezy wodoru mogła stanowić główne źródło energii. Stopniowo stygną, a spalaniu w ich wnętrzu ulega deuter lub lit.

Ciśnienie promieniowania Radiometr Crookes a Żagiel słoneczny Radiometr Nicholsa

Ciśnienie promieniowania Powierzchnia absorbująca:

Ciąg główny

Ciąg główny: spalanie wodoru Ciśnienie promieniowania równoważy ciśnienie grawitacyjne. Tempo spalania wodoru zależy od masy gwiazdy.

Rodzaje gwiazd: czerwone karły Czerwone karły mają masę pomiędzy 0.08 a 0.5 mas Słońca i małą jasność (do 10% jasności Słońca). Są najliczniejszymi gwiazdami we Wszechświecie. Spalanie wodoru zachodzi powoli żaden z czerwonych karłów powstałych od początku Wszechświata nie opuścił jeszcze ciągu głównego. Powstający hel jest usuwany z jądra dzięki konwekcji, co pozwala na wydajne spalanie wodoru. Nie występują jednak dalsze etapy synteza cięższych pierwiastków z helu. Końcowym etapem ewolucji jest biały karzeł.

Biały karzeł Gwiazda o dużej gęstości, dla której siły grawitacji są równoważone przez degenerację gazu elektronowego. Skład: Tlen węgiel (jako produkt syntezy z helu) Tlen- neon - magnez (jeśli węgiel uległ spaleniu) Hel (utrata masy na rzecz sąsiada z układu podwójnego)

Biały karzeł Granica Chandrasekhara: maksymalna masa białego karła wynosi 1.4 masy Słońca. Gwiazda jest tym mniejsza, im jest cięższa większa masa prowadzi do wybuchu białego karła (powstania supernowej). 1 R ~ M 3 Na skutek emisji promieniowania przez jądra atomowe biały karzeł stopniowo stygnie stając się czarnym karłem (hipotetycznie).

Słońce W jądrze Słońca (1/4 promienia) wytwarzane jest 99% energii. Temperatura: jądra: 15.7 10 6 K, powierzchni 5700K. Jądro w stanie równowagi dynamicznej zwiększenie temperatury spowoduje zwiększenie objętości i spadek tempa reakcji, zmniejszenie temperatury spadek objętości i wzrost tempa reakcji

Słońce Masa: 1.989 10 30 kg (334000 mas Ziemi) Promień: 0.696 10 9 m (109 promieni Ziemi) Średnia gęstość: 1.408 kg/m 3 Moc: 3.827 10 26 W Okres obrotu: około 25 dni (równik) Skład: 73.5% wodór, 24.9% hel, około 1.6% - inne

Słońce Strefa radiacyjna: 70% promienia Jądro: gęstość 150g/cm 3 Słońca. Jony wodoru i helu wysyłają Gęstość energii: 270W/m 3 fotony, absorbowane przez kolejne jony. Gęstość 20-0.2 g/cm 3 Strefa konwekcyjna: częściowo zjonizowane atomy gazu unoszą się ku powierzchni na skutek konwekcji. Przy powierzchni wzrasta gęstość gazu co powoduje jego opadanie ku dolnej granicy strefy. Gęstość od 0.2 g/cm 3 do 0.2 g/m 3 Atmosfera: kilka warstw, w tym tzw. korona obszar o małej gęstości, ale wysokiej temperaturze (10 6 K) Fotosfera: grubość rzędu 100 km, gęstość 0.2 g/m 3, emisja promieniowania

Słońce 99% energii Słońca pochodzi z cyklu protonowego, 1% z cyklu CNO (synteza wodoru w hel z udziałem węgla)

Ewolucja gwiazd: typ słoneczny Tempo spalania wodoru jest tym jest szybsze, im cięższa gwiazda. Po ustaniu syntezy w jądrze, ulega ono grawitacyjnemu zapadnięciu. Energia zostaje częściowo przekazana do zewnętrznych warstw gwiazdy, w których rozpoczyna się proces syntezy helu z wodoru. Otoczka gwiazdy staje się znacznie większa, a temperatura powierzchni maleje.

Ewolucja gwiazd: typ słoneczny

Czerwone olbrzymy Po wyczerpaniu wodoru rozpoczyna się synteza węgla z helu. Dla gwiazd mało masywnych proces przebiega w jądrze i wymaga osiągnięcia znacznej gęstości materii. Następuje gwałtownie błysk helowy

Czerwone olbrzymy W gwiazdach bardziej masywnych proces przebiega spokojnie, wytwarzane są warstwy w których spalane są różne pierwiastki.

Mgławica planetarna W gwiazdach średniej wielkości po ustaniu syntezy helu w węgiel dochodzi do odrzucenia zewnętrznych warstw. Jądro stanowiące około 20% masy gwiazdy osiąga stadium białego karła.

Gwiazdy masywne: niebieskie olbrzymy W gwiazdach masywnych spalanie wodoru zachodzi szybko. Po wyczerpaniu się wodoru w jądrze dochodzi do powiększania się gwiazdy. Stadium niebieskiego giganta: duża jasność, temperatura powierzchni powyżej 10 000K, masa powyżej 2 mas Słońca, promień powyżej 5 promieni Słońca. Końcowe stadium: czerwony olbrzym.

Niebieskie nadolbrzymy Bardziej masywne gwiazdy (powyżej 10 mas Słońca) zwiększają znacznie promień, dochodząc do stadium nadolbrzyma. Spalanie wodoru w jądrze (ciąg główny) zajmuje tylko kilka milionów lat, w stadium niebieskiego nadolbrzyma spalany jest wodór z wyższych warstw. Gwiazdy mało stabilne, tracą dużą część masy.

Żółte i czerwone nadolbrzymy Żółte olbrzymy: gwiazdy o masie 10-40 mas Słońca. Mało stabilne (stadium trwa kilka tysięcy lat). Czerwone nadolbrzymy: temperatura powierzchni 3500-4500K. Głównym źrodłem energii jest spalanie helu. Masa 10-40 mas Słońca. Znaczne rozmiary (1500 razy większe od Słońca). Czas trwania stadium rzędu miliona lat.

Gwiazdy Wolfa-Rayeta Powstają bezpośrednio jako etap ewolucji niebieskich olbrzymów o masie powyżej 40 mas słońca, lub czerwonych nadolbrzymów o masie powyżej 30 mas Słońca. Masa powyżej 20 mas Słońca. Temperatura powierzchni powyżej 30 000K. Wytwarzają silny wiatr gwiazdowy o prędkości powyżej 2000 km/s utrata koło 10-6 części masy rocznie. Cykl węgłowo-tlenowy lub synteza węgla z helu.

Supernowa Supernowa typu Ia: biały karzeł ściąga materię sąsiadującej gwiazdy Supernowa typu II: grawitacyjne zapadnięcie się żelazowo-niklowego jądra prowadzi do powstania materii neutronowej. Zewnętrzne warstwy opadają na jądro, ale ulegają odbiciu wybuch supernowej. Z jądra gwiazdy powstaje gwiazda neutronowa lub czarna dziura. Reszta materii zostaje rozproszona na skutek wybuchu.

Mgławice W supernowej wytwarzane są pierwiastki cięższe niż żelazo, na skutek wychwytu neutronów. Wybuchy supernowej są prawdopodobnie jedynymi źródłami takich pierwiastków we Wszechświecie. Rozproszona materia może stać się początkiem nowych układów gwiezdnych i planetarnych.

Gwiazdy neutronowe Masa do 10 mas Słońca, przy promieniu około 10 km. Gwiazdy gorące (5 10 6 K). Mają dużą prędkość obrotową (częstotliwości rzędu 500 Hz) są widoczne jako pulsary. Składnikami gładkiej i twardej otoczki są jądra atomowe i elektrony, w niższych warstwach wzrasta zawartość neutronów. Ciśnienie grawitacyjne równoważone przez ciśnienie degeneracji neutronów jako fermiony spełniają zakaz Pauliego.