Глад: День Пятый - Звезды

http://golos-dobra.livejournal.com/1303012.html

### Глад: День Пятый - Звезды

polihrony
April 3 2020, 17:08:57
Это сверхплотно упакованные ядра атомов и ядерных частиц. Такое супервещество
образуется при чудовищном давлении в 3,4 х 10^11 атм. и температуре порядка 15 млн градусов.
В ядре осуществляется протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой
из четырёх протонов (осколков атомов водорода) образуется гелий-4. При этом каждую
секунду в энергию превращаются 4,26 миллиона тонн вещества (3,6⋅1038 протонов),
однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца — 2⋅1027 тонн.
golos_dobra
April 3 2020
А ничего что четыре протона отталкиваются друг от друга чудовищными силами?
А ничего что каждый протон в атоме это как муха на футбольном стадионе?
А ничего что четыре мухи произвольно летающие на футбольном стадионе должны столкнуться
друг с другом преодолев чудовищное отталкивание?
А ничего что там необходимы две четко проделанные цепочки реакций,
одна с пятью ступенями, другая с шестью?
Ничего?
Да?
Ну тогда поздравляю, вас в вашей очень средней школе хорошо обучили.
polihrony
April 3 2020, 19:08:20
А ничего, что это происходит в ядре Солнца, где температура
и давление делают ничтожными и сильные и слабые ядерные взаимодействия?
golos_dobra
April 3 2020
Ничтожными? В самом деле?
Вы сами это ядро щупали или рабинович по радио напел?
С какого вдруг перепугу обычная гравитация делает даже эм взаимодействия “ничтожными”?
Мягко говоря, ничего подобного.
+++
Температура внутри Солнца 10 миллионов Кельвин.
Достаточно ли этого, чтобы преодолеть электростатический
барьер между четырьмя протонами - мухами?
Нет, не достаточно, для этого нужна температура в сто миллиардов Кельвин -
настолько высоки эти электростатические барьеры.
Может ли помочь статистика?
Нет, не может, потому что при 10 миллионах Кельвин только один протон
из ста может пробить этот стеклянный потолок и выбраться в слияние.
Но таких протонов нужное четыре и все они должны сойтись в одной точке.
Математика четко показывает что таким путем объяснить выхлоп Солнца невозможно.
А как же?
А никак.
Все держится буквально на лезвии бритвы, и держится так миллиарды лет, якобы.
Потому что.
https://kpfu.ru/portal/docs/F_1009337479/Belyaeva.E.E..Fizika.zvyozd.pdf
Определим т.н. гидродинамическую шкалу, т.е. время, необходимое звезде,
чтобы «схлопнуться» в точку при отсутствии газового давления, обеспечивающего
сопртивление гравитационному сжатию. Тогда элементы вещества, падающего на
центр звезды с ускорением свободного падения g = GM / R2 (М – масса звезды),
сместятся на расстояние, равное радиусу звезды R за время Тн:
Тн =(R/g)1⁄2 =(GM/R3)-1⁄2
Для Солнца (М = 2*10^33г, R = 7*10^10см) Тн ≈ 10^3 сек, т.е. < 1h.
Для вырожденного белого карлика гидродинамическая шкала Тн Для нейтронной звезды Тн ≈ 10-4 сек.
Гидродинамическая шкала – самая короткая из временных шкал.
В ней протекают процессы при взрывах сверхновых звёзд.
Гидродинамическая шкала – самая короткая из временных шкал.
В ней протекают процессы при взрывах сверхновых звёзд.
Гидродинамическая шкала – самая короткая из временных шкал.
В ней протекают процессы при взрывах сверхновых звёзд.
В звезде не существует идеального теплового равновесия, т.к. есть
выходящий наружу поток энергии. Оценим запасы тепловой и гравитационной энергии в звезде:
Сжатие способно поддержать излучение Солнца в течение Ет/ L ≈ 10^15 сек = 3*10^7лет.
Интервал времени, в течение которого звезда
может существовать только за счёт накопленной тепловой энергии,
называется тепловой шкалой, или шкалой Кельвина – Гельмгольца.
Для Солнца она составляет примерно тридцать миллионов лет
В недрах звёзд протекают ядерные реакции, в результате которых,
если прошли циклы превращения элементов от водорода до железа,
выделяется ЕN = 0.008с2 М. При этом наиболее энергоёмкое топливо –
это превращение водорода в гелий, т.е. самый первый из ядерных циклов,
в результате которого выделяется ЕN = 0.007с2 М.
Для Солнца этого топлива хватит на ЕN/L =10^10
лет.(!)
Такая шкала времени называется ядерной.
Для звёзд, в которых горит Не,
эта шкала в 10 раз короче, а для неравновесной звезды
она может быть короче даже гидродинамической шкалы.
Используя бином Ньютона, имеем:
«Tantum scimus, quantum memoria tenemus» (“Мы знаем столько, сколько удерживаем в памяти”)
Эти условия носят название «критерий Шварцшильда».
Энергия, ежесекундно выделяемая звёздами, огромна: 10^30 – 10^39 эрг/с.
Но если рассчитать энерговыделение на 1 г массы звезды,
то оно окажется весьма небольшим (не более 10^4 эрг/г*с),
т.к. колоссальную энергию рождают лишь её центральные части,
а вся остальная масса звезды участвует лишь в переносе этой энергии.
Для сравнения: человек выделяет примерно 10^5 эрг/г*с, т.е. на порядок больше.
Анализируя формулы (80), можно заключить, что дейтерий,
литий, бериллий, бор давно выгорели в недрах Солнца и могут
находиться лишь в поверхностном слое. Но из-за перемешивания и их не должно быть.
Наличие же в солнечной атмосфере лития и бериллия показывает,
что не существует глубокого конвективного перемешивания со слоями,
где температура превышает 2.5 миллиона градусов.
Итак, литий, бериллий, бор не укладываются
в рамки классической теории происхождения элементов,
т.к. выгорают при достаточно низких температурах, т.е. уже на
стадии протозвёзд. Как же они образовались?
Решению этой проблемы в последнее время помогает объединение
астрофизики и экспериментальной ядерной физики низких и средних энергий.
Вероятнее всего, литий, бериллий, бор были синтезированы вне звёзд
в необъятных газово-пылевых облаках малой плотности, которые заполняют
межзвёздное пространство Галактики.
Скорее всего, большая часть лития была синтезирована при
ядерном нуклеосинтезе в первые мгновения космического расширения
после Большого Взрыва, т.е. 15*10^9 лет назад.
В 1970 г. Фаулер и Хойл предложили механизм нуклеосинтеза под
действием космических лучей. Это очень привлекательная идея,
т.к. распространённость лития, бериллия, бора в космических лучах превышает
в миллион раз нормальную распространённость этих элементов в межзвёздной среде
Источниками самих космических лучей могут быть взрывы сверхновых,
столкновительные ударные волны, пульсары.
Наступление гелиевой вспышки неизбежно, если эволюция звезды
не сопровождается мощной потерей массы: на стадии Красного
Гиганта очень силён звёздный ветер.
Стандартная модель Солнца (Тс = 15*106К, ρс = 150 г/см3) предполагает
поток нейтрино в 7.9 ± 2.6 SNU. Данные эксперимента Дэвиса
дали 2.1 ± 0.3 SNU, последние его результаты после увеличения объёма
мишени и некоторых иных усовершенствований в 1986 – 1988 годах
(эксперимент Homestake) дали значение 3.2 ± 0.7 SNU. Попытки объяснить
такое расхождение были самые разнообразные. Сомнения в точности и чистоте
экспериментов Дэвиса были рассеяны
Например, что на самом деле температура в центре Солнца ниже
(а, следовательно, и ожидаемый поток нейтрино меньше) в силу,
например, существования слабовзаимодействующих частиц - «вимпов» (WIMP),
которые при взаимодействии с веществом Солнца переносят часть энергии от
ядра к поверхности, либо (гипотеза Фаулера) «солнечный котёл» вообще
работает в импульсном режиме и в настоящее время внутри Солнца температура
понижена, о чём и говорит низкий поток нейтрино, в то время как фотоны
ещё продолжают нести информацию о прежнем, миллионы лет назад, более
горячем состоянии недр Солнца. Выдвигались даже идеи о том, что в
недрах Солнца находится чёрная дыра. К счастью, не пришлось кардинально
менять наши представления о недрах Солнца, а вместе с ними и других звёзд
благодаря экспериментам на установках нового типа, позволивших установить
факт осцилляций нейтрино и вытекающее отсюда пониженное содержание
ожидаемых электронных нейтрино, регистрируемых в методе Дэвиса и на
других мишенях. Но обо всём по порядку.
Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные
в последние 10 - 15 лет, показали, что роль нейтрино может быть
существенно более значительной, чем это предполагалось раньше.
Но не тех нейтрино, которые возникают при ядерных реакциях и распадах,
а нейтрино ультранизких энергий, имеющих энергию в миллиарды раз меньшую.
Это - "реликтовые" нейтрино, входящие в состав скрытой массы Вселенной.
Нейтрино ультранизких энергий - самое распространенное вещество Вселенной.
Их концентрация, в среднем по Галактике, составляет 10^7 - 10^8 частиц/см3.
Еще больше их может собираться в гравитационных полях небесных тел.
В то же время, выяснилось, что в противоположность ранее существовавшим
представлениям, нейтрино ультранизких энергий взаимодействуют с веществом
несравненно более эффективно, чем нейтрино "ядерных" энергий.
Взаимодействие нейтрино ультранизких энергий с веществом подобно
взаимодействию света или радиоволн со средой, обладающей очень высокой
прозрачностью. В однородной прозрачной среде распространение излучения
происходит прямолинейно и без обмена энергией. Но на неоднородностях, на
границах сред с различными физическими свойствами происходит преломление
и отражение, т.е. изменение направления распространения.
При этом энергия частиц (квантов) тоже не меняется.
Изменение направления движения означает изменение импульса, с которым
связано действие силы на фрагмент вещества, где произошло это изменение.
Таким образом, нейтрино (так же как и свет в прозрачной среде), взаимодействует
с веществом своеобразно: поток излучения оказывает механическое давление
при отсутствии энергообмена.
Энергия фотонов гамма-излучения и радиоволн отличается на 10 порядков.
Мы знаем, как сильно различаются свойства этих двух разновидностей
электромагнитного излучения. Столь же велико различие по энергии "ядерных"
нейтрино и нейтрино ультранизких энергий, и столь же велико различие их свойств.
Взаимодействие нейтрино с веществом при ультранизких энергиях принимает формы,
при которых эти слабовзаимодействующие частицы становятся фактором,
роль которых в окружающем нас мире нельзя игнорировать.
Сравнительно недавно стали наблюдаться «коричневые карлики»,
т.е. субзвёздные объекты, в которых не протекали никакие ядерные реакции.
Их Те /20000 L☼, M примерно в 10 раз и меньше масс Юпитера.
Они являются основными кандидатами на «скрытую массу». Чтобы поместить э
ти объекты на диаграмму ГР, в спектральную классификацию предлагается
ввести букву L, а для лёгкого запоминания предлагается такая поговорка:
«Один Бритый Англичанин Финики Жевал Как Мелкий Лук».