yıldızlarda antimadde imha


11

Elektronlar yıldızlarda füzyon işlemleriyle üretilen pozitronlarla yok olur. Hangi parçacık etkileşimi, güneşin elektronu tüketmemesi için yeni elektronlar üretir? Yoksa başka bir şey mi oluyor?

Yıldızlardaki düzenli füzyon döngüleri, ürünler gibi nötrino ve pozitron üretir. Bu pozitronlar, sonunda gördüğümüz ışığı üretmek için zaten yıldızın plazmasında bulunan elektronlarla yok olurlar. Bu elektronlar nasıl değiştirilir?


Düzenli füzyonu (güneş gibi düzenli yıldızlarda gerçekleşir) çift üretim yıldızlarıyla karıştırıyor olabilirsiniz - çekirdeklerinde kendiliğinden elektron-pozitron çiftleri ürettikleri yüksek enerji yoğunluğuna sahip muazzam yıldızlar.
antlersoft

1
Yıldızlardaki düzenli füzyon döngüleri, ürünler gibi nötrino ve pozitron üretir. Bu pozitronlar, sonunda gördüğümüz ışığı üretmek için zaten yıldızın plazmasında bulunan elektronlarla yok olurlar. Bu elektronlar nasıl değiştirilir?
Josh Bilak

Açıklamanızı sorunuza yorumladım. Muhtemel önemli anlamları kaldırmak istemiyorum, ancak sanırım metnin bir şekilde daha net olması gerekiyor. Tam olarak ne bilmek istediğinizi söyleyecek şekilde düzenlemekten çekinmeyin.
peterh - Monica'yı yeniden başlat

Yanıtlar:


12

Proton-proton zinciri sonunda bir helyum çekirdeğin içine dört proton dönüştürür. 4 protonun yükü 4 elektronla dengelenmiştir, ancak helyum 2 proton (ve 2 nötron) içerir, bu nedenle dengelenmesi için sadece 2 elektrona ihtiyaç vardır.

İşaret ettiğiniz gibi, bir protonu bir nötrona dönüştürme işlemi bir pozitron (ve bir elektron nötrino) salar ve bu pozitron hızla bir elektronla yok olur.

Ana pp zincirinin Wikipedia sayfasındaki şema.

pp zinciri

Yani süreç aslında 6 proton tüketiyor ve 2 proton, helyum çekirdeği ve 2 pozitron (artı birkaç nötrino) ve bir çift gama foton yayıyor. Pozitronlar 2 elektronla imha ederek daha fazla gama fotonları serbest bırakır (pozitron ve elektronun spin hizalamalarına bağlı olarak genellikle 2 veya 3 adet).

Her şeyi toplarsanız, elektromanyetik şarj dengesinin değişmediğini görürsünüz.

Yıldız çekirdek plazmasındaki 4 elektronla dengelenmiş 4 protonla başladık. (Nihayetinde yeniden yayılan ara hidrojen çiftini göz ardı edebiliriz). Biz bu diğer 2 elektron eğer öyleyse, sadece 2 elektronlar elektriksel dengeli gereken bir helyum çekirdeği ile bitirmek değildi o zaman yıldız negatif yük fazlalığı kadar kuracağına imha.


Bu, yük korumanın nasıl ihlal edilmediğini açıklar ve genel sürece daha fazla ayrıntı sağlar, ancak bahsettiğiniz bu elektron çiftlerini sürekli kaybediyorsak, milyarlarca yıl yanmadan sonra yıldızın elektronları nasıl olur? bir nötrondan proton / elektron / nötrino reaksiyonuna geri dönüyorlar mı? Eğer öyleyse, bunu tetikleyen nedir? Değilse, elektron veren başka bir reaksiyon var mı?
Josh Bilak

@Josh Hayır, elektronlar aslında nötron oluşturma süreci tarafından tüketiliyor. Peki bu neden bir sorun? Bir yıldız, ömrü boyunca orijinal hidrojen tedarikinin% 50'sinden daha azını yakar.
PM 2Ring

1
1026

1
Bu nedenle yıldız nükleosentezi, evrendeki elektron ve proton sayısını yavaş yavaş azaltır, ancak nötron sayısını arttırır. Bir nötron yıldızı oluştuğunda, bir grup proton + elektron hızla nötronlara (artı nötrinolara) dönüştürülür. Bazı çok büyük yıldızlarda, yüksek enerjili gama ışınları elektron + pozitron çiftleri yaratır, ancak yakında yok olurlar, daha fazla gama yaratırlar ve bu süreç uzun sürmez, çünkü bu tür yıldızlar yakında tamamen istikrarsız bir süpernovada patlar , onları uçuruyor.
PM 2Ring

6
@JoshBilak Bence sadece evet, yıldız elektronlarını tüketiyor, ama protonlarını tüketenle aynı oranda; dengede kalırlar. Yani yıldızın elektronların "tükenmesi" ile sonuçlanma olasılığı yoktur; bunu yapmak için her protonu bir nötrona dönüştürmüş olmalıydı, ki bu kesinlikle gerçekleşmiyordu.
Ben

5

Onlar değiştirilmez.

Sıradan yıldızlarda füzyon aslında birçok süreç anlamına gelir, nötrinolar bunlarda en yaygın olarak yer alır:

  • p+pD+νe+e+
  • THe3+νe+e+

e+e+2γ

c

β+νe

np+e+νepn+νe¯+e+W+WZ0

Bir elektron yaratıldığında, bununla birlikte bir elektron antineutrino oluşturulur. Önemli olan, her ikisinin de aynı kalması:

  • lepton numarası (elektron ve elektron Nötrinoların toplam sayısı, karşıt parçacıkların olumsuz sayım)
  • ve elektrik yükü (elektron: -1, pozitron: +1, proton: +1, nötron: 0, nötrino: 0)

Yıldızlardaki tüm tepkiler bu yasaları korur.


Ps yıldızları çoğunlukla hidrojeni daha ağır elementlere kaynaştırır. Hidrojenin nötronu yoktur, tüm ağır elementler vardır (tipik olarak, çekirdeklerin proton sayısı arttıkça, nötronların oranı da onunla birlikte büyür). Böylece, uzun vadeli eğilim, nötronların sayısı büyürken, yıldızlarda elektron ve protonların sayısının azalmasıdır. Hiçbir şey onların yerini almaz. Sadece daha büyük yıldızlarda (Güneş'ten çok daha büyük) mümkün olan nihai son, sadece çok az elektrona (ve protonlara) sahip olan nötron yıldızlarıdır ve yıldız çoğunlukla büyük bir nötron topudur.


Bu nedenle, zaten yıldız plazmasındaki elektronlar, p → n + νe + e + reaksiyonundan gelen pozitronlarla etkileşime girer. Gama radyasyonuna yapılan bu yok etme, elektronların “yok edilmesine” neden olmaz. Eğer öyleyse, başlangıçta yıldızdan oluşturduğu bulutsunun elektronlarından daha sonra, yıldızda başka bir ortak reaksiyon daha fazla vermezse tükenirdi. n → p + ve + e reaksiyonu onları yeniler mi? Yıldızın koruma yasalarını ihlal etmediğini anlıyorum. Yükün nasıl korunduğunu değil, gerçek elektronların yıldızda nasıl kaldığını netleştirebilir misiniz?
Josh Bilak

@JoshBilak Hayır, elektron + pozitron iki gama foton oluşturur. Bu sürümü yayında açıklamadım, ama söylemedim. Evet, imha elektronları yok eder, ancak aynı sayıda pozitronu da yok eder. Yıldız plazması birçok partikülün bir çorbasıdır ve pozitronların elektronlarla yok edilmesi çok yüksek bir olasılığa sahiptir (diğer reaksiyonlara kıyasla). Böylece, yaratılan az sayıda pozitron, yok edilmeden önce çok az yaşar (belki nanosaniye kadar). Ancak bu önemli değildir, ancak reaksiyonlarda hem toplam lepton sayısı hem de toplam elektrik yükü korunur.
peterh - Monica'yı yeniden başlat

Yük dönüştürülür çünkü farklı olası reaksiyonları detaylandırdığımızda, hepsi, yük korumasını ihlal edecek tek bir tane bulamayız. Elektronların yıldızda tükenmemesi katı bir gereklilik değildir. Katı gereklilik, hem yükün hem de lepton sayısının korunmasıdır. Elektronlar sadece koruma yasalarını korumanın tek yolu olduğu için kalır. Ancak bir istisna vardır: bir yıldızın tüm elektronlarını yok etmesinin (neredeyse) tek bir yolu vardır: protonlarını nötronlara "katıyorlarsa". Bu ayrıca (neredeyse) tüm
peterh'i

içinde protonlar (ve milyarlarca ışık yılı uzakta tespit edebileceğimiz kadar büyük bir nötrino kütlesi yaratır). Mesajda yazdığım gibi, gerçek reaksiyon daha karmaşıktır, sadece net sonuç elektron + proton -> nötron + nötrino! Bu süpernova patlamalarında olur. Sonuç, proton ve elektron çorbasının nötronların nötr bir topu haline gelmesidir. Bu nötron yıldızı. Gördüğümüz sonuncusu 1987'de oldu (bizim için aslında binlerce yıl önce oldu).
peterh - Monica'yı yeniden başlat

Güneş hiç nötron yıldızı olamayacak kadar az, ama daha büyük yıldızlar olabilir. Nötronun protondan biraz daha büyük bir kütleye sahip olması sorunu, bu nedenle çok fazla nötronun yıldızda birlikte var olmaktan hoşlanmaması. Serbest nötron, yaklaşık 20 dakika yarılanma ömrüne sahip bir proton + elektron + nötrinoya bozunur, bazı nötron açısından zengin çekirdeklerde daha uzun süre var olabilirler (örneğin, trityum 1 proton ve 2 nötrona sahiptir, 12 yıllık yarı ömürle bozunur), ancak sadece nükleer süreçler çok fazla nötron yaratamaz. Bir nötron yıldızı ancak protonları "sıkıştıran" bir şey varsa yaratılabilir
Peter - Reinstate Monica

1

Hidrojen füzyonu

Buradaki noktayı açıklığa kavuşturmak için diğer cevaplardan biraz çalıyorum. Aşağıdaki, her şeyin nasıl gerçekleştiği değil, elektronların ve pozitronların nasıl dengelendiğini açıklığa kavuşturmalıdır.

Cevabın anahtarı reaksiyonun bu bölümünde: iki hidrojen atomu bir hidrojen atomu olur. Bir hidrojen atomu bir elektron ve bir proton ve sıfır veya daha fazla nötrondan yapılır. Şimdi bu adımda, bir hidrojen atomunda proton nötrona dönüşür, bir pozitron yayar, bu da adı geçen hidrojen atomunun elektronunu yok edebilir. Böylece hidrojen atomu (bir proton ve bir nötron ve bir elektron ile) ve iki gama ışını ile sonuçlanır.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.