Welche Effekte außer "Massendefekt" führen dazu, dass die Alpha-Leiter jenseits von Eisen-56 / Nickel-56 endotherm ist?

Question

Welche Effekte außer "Massendefekt" führen dazu, dass die Alpha-Leiter jenseits von Eisen-56 / Nickel-56 endotherm ist?

Kosmos
Nukleosynthese

HeatherB

Viele Quellen geben an, dass eine Fusion über Eisen-56 / Nickel-56 (und sicherlich über Nickel-62) hinaus unmöglich ist, da sie zu den am stärksten gebundenen Kernen gehören. Im Wikipedia-Artikel über den Eisengipfel ( https://en.wikipedia.org/wiki/Iron_peak ) heißt es beispielsweise :

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

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

Q = [M (N {ich}_{28}^{56}) + M (H e_{2}^{4}) - M (Z N_{30}^{60})] C^{2}

$Q=[m(Ni_{28}^{56})+m(He_{2}^{4})-m(Zn_{30}^{60})]c^2$

Q = [55.942132022 u + 4.00260325415 u - 59.941827035 u] M_{u} C^{2}

$Q=[55.942132022u+4.00260325415u-59.941827035u]m_uc^2$

Q \approx 2.709 M e v

$Q \approx 2.709 MeV$

N {ich}_{28}^{56} + H e_{2}^{4} \to Z N_{30}^{60} (+ 2.709 M e v)

$Ni_{28}^{56} + He_{2}^{4} \rightarrow Zn_{30}^{60} (+2.709 MeV)$

Z N_{30}^{60} + H e_{2}^{4} \to G e_{32}^{64} (+ 2.587 M e v)

$Zn_{30}^{60} + He_{2}^{4} \rightarrow Ge_{32}^{64} (+2.587 MeV)$

G e_{32}^{66} + H e_{2}^{4} \to S e_{34}^{68} (+ 2.290 M e v)

$Ge_{32}^{66} + He_{2}^{4} \rightarrow Se_{34}^{68} (+2.290 MeV)$

S e_{34}^{68} + H e_{2}^{4} \to K R_{36}^{72} (+ 2.151 M e v)

$Se_{34}^{68} + He_{2}^{4} \rightarrow Kr_{36}^{72} (+2.151 MeV)$

K R_{36}^{72} + H e_{2}^{4} \to S R_{38}^{76} (+ 2.728 M e v)

$Kr_{36}^{72} + He_{2}^{4} \rightarrow Sr_{38}^{76} (+2.728 MeV)$

S R_{38}^{76} + H e_{2}^{4} \to Z R_{40}^{80} (+ 3.698 M e v)

$Sr_{38}^{76} + He_{2}^{4} \rightarrow Zr_{40}^{80} (+3.698 MeV)$

Z R_{40}^{80} + H e_{2}^{4} \to M Ö_{42}^{84} (+ 2.714 M e v)

$Zr_{40}^{80} + He_{2}^{4} \rightarrow Mo_{42}^{84} (+2.714 MeV)$

M Ö_{42}^{84} + H e_{2}^{4} \to R u_{44}^{88} (+ 2.267 M e v)

$Mo_{42}^{84} + He_{2}^{4} \rightarrow Ru_{44}^{88} (+2.267 MeV)$

R u_{44}^{88} + H e_{2}^{4} \to P D_{46}^{92} (+ 2.276 M e v)

$Ru_{44}^{88} + He_{2}^{4} \rightarrow Pd_{46}^{92} (+2.276 MeV)$

P D_{46}^{92} + H e_{2}^{4} \to C D_{48}^{96} (+ 3.030 M e v)

$Pd_{46}^{92} + He_{2}^{4} \rightarrow Cd_{48}^{96} (+3.030 MeV)$

C D_{48}^{96} + H e_{2}^{4} \to S N_{50}^{100} (+ 3.101 M e v)

$Cd_{48}^{96} + He_{2}^{4} \rightarrow Sn_{50}^{100} (+3.101 MeV)$

Ich habe meine Berechnung hier beendet, weil ich nicht in der Lage war, die Massen anderer Isotope zu finden, die theoretisch der Kette folgen würden. Ich verstehe, dass diese sehr instabil sind und ihre Fusion eine immense Energiemenge 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 also die Vorstellung, dass die Fusion jenseits der Eisenspitzenelemente endotherm ist, falsch, oder übersehe ich etwas?

PM 2Ring

Siehe auch: astronomy.stackexchange.com/a/21288/16685

PM 2Ring

Interessant! Ich kenne die vollständige Antwort auf Ihre Frage nicht, aber 1) diese Alphas stammen hauptsächlich aus der endothermen Photozersetzung . 2) Diese Fusionsprodukte weisen immer mehr Neutronendefizite auf und haben kurze Halbwertszeiten.

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Welche Effekte außer "Massendefekt" führen dazu, dass die Alpha-Leiter jenseits von Eisen-56 / Nickel-56 endotherm ist?

Interessant! Ich kenne die vollständige Antwort auf Ihre Frage nicht, aber 1) diese Alphas stammen hauptsächlich aus der endothermen Photozersetzung . 2) Diese Fusionsprodukte weisen immer mehr Neutronendefizite auf und haben kurze Halbwertszeiten.

ProfRob · Answer 1

Es gibt viele irreführende Aussagen in Wikipedia und anderswo im Internet über die Nukleosynthese (ich bin damit beschäftigt, nachzusehen, ob ich in der Vergangenheit etwas Ähnliches gesagt habe!)

Der Grund dafür ist, dass die Alpha-Kette nicht wesentlich darüber hinausgeht $^{56}$ Ni ist, dass zur Überwindung der Coulomb-Barriere die Temperaturen so hoch sein müssen, dass die Eisen-Peak-Kerne bei diesen Temperaturen durch Photonen zerfallen.

Ich nehme an, der Sinn, in dem die endotherme Aussage wahr ist, ist, wenn man einen Kern aus Nickel betrachtet. Um Alpha-Teilchen zu produzieren, müssen Sie einige Ni-Kerne auflösen. Dieser Vorgang ist stark endotherm und kann durch nachträgliches Aufschmelzen nicht ausgeglichen werden.

zB (und das ist etwas vereinfacht) Die Photozersetzung eines Ni-Kerns in 14 Alpha-Teilchen erfordert 88,62 MeV. Dann würden 14 Fusionsreaktionen mit Ni-Kernen, die Zink produzieren, nur 37,9 MeV zurückgeben. Im Gegensatz dazu zerfallen $^{52}$ Fe in 13 Alphateilchen braucht 80,5 MeV, aber 13 Fusionsreaktionen $^{52}$ Fe zu Ni Ausbeuten $8.1\times 13= 105.3$ MeV.

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HeatherB

PM 2Ring

PM 2Ring

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ProfRob

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