Produziert der Alpha-Prozess Wismut?

In dem Buch „Horizons: explore the universe-Cengage learning (2018)“, S. 200, heißt es:

Die Heliumfusion erzeugt Kohlenstoff, und einige der Kohlenstoffkerne absorbieren Heliumkerne, um Sauerstoff zu bilden. Einige der Sauerstoffkerne können Heliumkerne absorbieren und Neon und dann Magnesium bilden. Einige dieser Reaktionen setzen Neutronen frei, die ohne Ladung leichter von Kernen absorbiert werden können, um nach und nach noch schwerere Kerne zu bilden. Diese Reaktionen sind als Energielieferanten nicht wichtig, aber sie sind Slow-Cooker-Prozesse, die kleine Spuren von schwereren Elementen bis hin zu Wismut mit dem Atomgewicht 209 bilden, fast viermal schwerer als Eisen. Viele der Atome in Ihrem Körper wurden auf diese Weise hergestellt.

Aufgrund meiner vorherigen Frage gehe ich davon aus, dass wir hier über den Alpha-Prozess sprechen. Und wenn ich die Wikipedia des Alpha-Prozesses überprüfe , heißt es, dass der Alpha-Prozess bei endet 28 56 N ich aufgrund von Photozerfall, aber wie das vermuten lässt, sollte der Prozess produzieren 83 209 B ich . Die Frage ist, warum Wismut, ein Atom mit Ordnungszahl 83 werden hier produziert? Sollte kein Atom mögen 82 P B mit gerader Ordnungszahl, die hier produziert wird?

Das Zitat ist etwas irreführend. "Diese Reaktionen" bezieht sich auf die Absorption von Neutronen (der s-Prozess). Diese Neutronen werden durch einige Alpha-Prozessreaktionen freigesetzt.
@PM2Ring "Diese Reaktionen" bedeutet also sowohl den Alpha-Prozess als auch den S-Prozess, ist das richtig?
Nein, es bedeutet nur die S-Prozess-Reaktionen. Die Reaktionen des Alpha-Prozesses sind alle exotherm (sie erzeugen Energie), einige von ihnen erzeugen auch freie Neutronen. Aber die schwereren Alpha-Prozessreaktionen (ab Neonbrennen) arbeiten bei so hohen Temperaturen, dass Photozerfall auftreten kann, und dieser Prozess ist endotherm (er absorbiert Energie). Photozerfall schlägt ein Proton oder Alpha aus einem Kern. Es ist besonders wichtig für die letzten Stufen der Alpha-Leiter (das Verbrennen von Silizium und höheren Kernen), da es die Hauptquelle der in diesen Reaktionen verwendeten Alpha-Teilchen ist.

Antworten (2)

Wismut wird über den s-Prozess hergestellt.

Es ist die langsame Absorption von Neutronen, die schwerere Elemente jenseits der Spitze der Bindungsenergie pro Nukleonenkurve bei Eisen erzeugen kann. Der Alpha-Prozess ist nicht in der Lage, viel mehr als Nickel zu produzieren.

Ich werde (versuchen) zu @ProfRobs Antwort hinzuzufügen :

Der Alpha-Prozess ist nicht in der Lage, viel mehr als Nickel zu produzieren.

Die Alphateilchen (Heliumkerne) und die Zielkerne sind beide positiv geladen und stehen aufgrund der elektrostatischen (Coulomb-)Abstoßung einer riesigen Barriere gegenüber.

Diese Coulomb - Barriere tunneln sie von Zeit zu Zeit nur deshalb erfolgreich , weil sie energetisch günstig ist . Dies wird allgemein als Kernfusion bezeichnet .

Sobald Sie deutlich über Eisen 1 kommen , gibt es keinen Energievorteil mehr. Die Kerne befinden sich in einem niedrigeren Energiezustand getrennt voneinander. Sie müssten dem System Energie hinzufügen, damit sie haften bleiben. Das Tunneln der Coulomb-Barriere ist also erfolglos, es sei denn, Sie haben hochenergetische Heliumkerne. Wir tun das auf der Erde mit Teilchenbeschleunigern, im Allgemeinen mit einer Energie von mehreren zehn MeV, um dies zu erreichen.

Deshalb kommt es bei den viel schwereren Kernen zum Alpha-Zerfall . Viele von ihnen werden spontan Alphateilchen "ausspucken"; sie loszuwerden. Sie sind nicht in der Stimmung, ein energiearmes Alphateilchen zu akzeptieren, das an die Tür klopft. Wir verwenden dieses Ausspucken von energiereichen Alpha-Partikeln für Heizungen in Raumfahrzeugen wie den Mars-Rovern Curiosity und Perseverance und Weltraumsonden wie den Voyagers und sogar auf dem Mond .

Sie werden als thermoelektrische Radioisotopengeneratoren bezeichnet und sind ein gutes konkretes Beispiel für Kerne, die viel schwerer als Eisen sind und überhaupt kein Interesse daran haben, mehr Alphateilchen aufzunehmen.

1 Danke an @ProfRob und @PM 2Ring für ihre hilfreichen Kommentare. Für Leute, die etwas Größeres als Helium als "Metall" bezeichnen, war ich überrascht über die plötzliche Liebe zum Detail ;-)

Sie müssen mit Ihrem Fusionsenergie-Argument vorsichtig sein. Das Anhaften von Alphateilchen an Kernen ist jenseits von Eisen immer noch ein exothermer Prozess. Der Schlüssel ist, woher diese Alpha-Teilchen kommen.
Ich rechne das aus
28 56 N ich + 2 4 H e ⟶ 30 60 Z N
setzt ~2,69 MeV frei, etwas weniger als der Wert von HeatherB in dem gerade verlinkten Beitrag von ProfRob.
@ProfRob ja, ich habe die Sprache etwas angepasst und eine (humorvolle) Fußnote hinzugefügt. Danke für den Hinweis!
@PM2Ring dito.
Ich denke, der ernste Punkt ist, dass der Eisenpeak nur entsteht, wenn man versucht, die Nukleonen neu anzuordnen . Nur das Anhaften von Alpha-Partikeln an Kernen neigt dazu, exotherm zu sein. Aber nicht, wenn diese Alphateilchen aus dem Aufbrechen anderer Kerne stammen.
@ProfRob das sind diskrete Heliumkerne, oder? Auf einer nuklearen Zeitskala haben sie schon lange "vergessen", woher sie kommen, richtig? Sie „wissen“ nicht, woher sie kommen, oder? Das sind doch nicht vier Nukleonentransferreaktionen zwischen zwei schwereren Kernen, oder? Der Umfang meiner Antwort bezieht sich also nur auf das Einfangen (oder "Fusion") von 4He mit schweren Kernen. Ob sie zufällig genug Energie haben, um die Coulomb-Barriere zu überwinden oder nicht, wenn ja, wie sie es bekommen haben, liegt außerhalb des Rahmens dessen, was ich hier zu erklären versucht habe, aber sicherlich muss sich jemand, der eine vollständige Simulation durchführt, darüber Sorgen machen.
@ProfRob Also ist meine ergänzende Antwort sicherlich eine unvollständige Ansicht, aber es ist alles, was ich aufbringen kann, und soweit ich das beurteilen kann, nicht falsch geschrieben.
Auf einer nuklearen Zeitskala haben sie schon lange "vergessen", woher sie kommen, richtig? Sicher, aber darum geht es nicht. Die Photozersetzung, die diese Alphas erzeugte, ist endotherm. Während also die Alpha-Reaktion selbst exotherm ist, ist der Gesamtprozess endotherm, wenn man die Kosten für die Herstellung des Alphas hinzurechnet. Einige tatsächliche (ungefähre) Berechnungen finden Sie im letzten Absatz der verknüpften Antwort von ProfRob.
@PM2Ring Keine Sorge, ich schätze jetzt, dass ProfRobs Punkt außerhalb dessen liegt, worüber ich geschrieben habe (wohin ich dorthin wollte). Ich habe es. Ich bleibe nur bei "dem Umfang meiner Antwort (der) nur auf dem Einfangen (oder "Fusion") von 4He mit schweren Kernen liegt". und fuhr fort: "... wie sie es bekommen haben, liegt außerhalb des Rahmens dessen, was ich hier zu erklären versucht habe, aber sicherlich muss sich jemand, der eine vollständige Simulation durchführt, darüber Sorgen machen."
@PM2Ring Ihre Antwort besteht aus 3 Sätzen und enthält keine Links, Quellen oder Zitate. Wenn sie oder Sie oder jemand anderes eine vollständigere Antwort auf die Frage des OP schreiben möchten, dann gehört sie in einen Antwortbeitrag und nicht in Kommentare unter meinen. Sonst ist das nur "ich hätte was anderes geschrieben". Diese Frage braucht jedoch alle Aufmerksamkeit, die sie bekommen kann! Dichte und Dimensionalität von Nullstellen in inversen quadratischen Kraftfeldern zufällig verteilter Quellen in (mindestens) 1, 2 und 3 Dimensionen?
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