왜 태양의 핵융합 과정이 가속화되지 않습니까?

나는 태양의 융합 과정이 일정하다는 것, 즉 X의 융합 량이 하루에 어느 정도 발생한다고 말하는 것이 맞습니까? 왜 하나의 융합 이벤트가 두 개의 융합 이벤트 등을위한 에너지를 생성하는 등 속도가 빨라지지 않습니까? 원자가 충돌 할 때마다 핵융합 사건이 발생합니까? 아니면 핵융합 사건이 일어날 가능성이 적어서 폭주 반응이 아닙니까? 융합 이벤트가 발생할 확률 은 매 충돌마다 10 ^12의 1에 불과하다고 들었습니다 .

나는 태양의 융합 과정이 일정하다는 것, 즉 X의 융합 량이 하루에 어느 정도 발생한다고 말하는 것이 맞습니까?

예, 적어도 인간의 시간 규모 이상입니다. 태양 내에서의 핵융합 속도는 오늘날 수천 년 전이나 미래와 동일 할 것으로 예상 할 수 있습니다.

왜 하나의 융합 이벤트가 두 개의 융합 이벤트 등을위한 에너지를 생성하는 등 속도가 빨라지지 않습니까?

융합에 의해 방출 된 에너지는 태양의 중심에 열 에너지로 빠르게 분배되며, 표면 (약 6000K)과 중심 (1,500 만 K로 추정) 사이의 온도 차이는 열에서 냉기로 에너지 흐름을 유도합니다.

원자가 충돌 할 때마다 핵융합 사건이 발생합니까? 아니면 핵융합 사건이 일어날 가능성이 적어서 폭주 반응이 아닙니까?

태양에서의 핵융합은 핵폭발 반응 (핵분열 반응에서 우라늄의 임계 질량과 같은)과 같은 핵폭발 반응이 아닙니다.

이론적으로 융합 핵융합 사건이있을 수 있지만, 태양의 핵에서 발생하는 압력과 온도는 접근하지 않습니다. 태양과 같은 안정된 별의 경우 힘과 에너지 흐름은 평형 상태에 있습니다. 핵심이 약간 더 뜨거워지면 압력이 증가하고 별이 중력에 대해 약간 팽창하여 보상합니다. 흥미로운 것은 별이 평형에서 벗어나고 일부 시나리오에서 핵융합 점화가 발생할 수 있다는 것입니다 .

또한이 평형 점은 융합으로 인해 원소들의 혼합이 변함에 따라 별의 수명 동안 움직입니다. 이것은 많은 별들에 대해 예측 가능하며 Hertzsprung-Russell 다이어그램 에서 주요 시퀀스 별의 기초를 형성합니다.

융합 이벤트가 발생할 확률은 모든 충돌에 대해 10 ^ 12의 1에 불과하다고 들었습니다.

나는 그 정확성을 모른다. 그러나 그것은 합리적이다. 이러한 충돌 환경에서는 "충돌"의 정의가 다소 임의적이다. 강한 원자력이 상호 작용을 지배 할 수있을 정도로 근접한 접근 방식 만 포함하면 비율이 더 높아질 수 있습니다.

내가 같은 지역에서 흥미로운 것을 발견 한 또 다른 사실은 태양에서 핵융합으로 인한 전력 밀도, 즉 물질의 입방 미터 당 와트 는 전형적인 퇴비 더미에서 발견되는 것과 거의 동일하다는 것이다. 그것은 훨씬 더 높은 전력 밀도를 갖는 융합 반응기 실험 또는 융합 폭탄 내부와는 매우 다른 환경입니다.

아니요, 태양의 융합 속도는 시간이 절대적으로 일정하지 않습니다. 태양은 점점 더 밝아지고 있으며 거의 ​​모든 코어에서 핵융합에 의해 광도가 제공됩니다. 그러나 증가율은 10 억년마다 10 % 정도는 크지 않습니다.

융합 과정은 매우 느리며 (단위 부피당 에너지 방출 측면에서 비효율적 임) – 태양은 250W / m 만 방출합니다$^3$핵심입니다. 그 이유는 그들 사이의 쿨롱 장벽을 극복하기 위해 두 개의 양성자를 필요로하는 융합 이벤트가 매우 어렵다입니다 및 중수소 핵을 형성하므로 중성자로 역 베타 붕괴에 양성자 중 하나입니다.

핵심에서이 과정에 대한 양성자의 평균 수명은 $10^{10}$ 년 (태양의 수명), 즉 양성자 당 융합 비율은 약 $3 \times 10^{-18}$ 에스$^{-1}$. 우리는 이것을 평균 열 속도를 가정하여 양자 간의 충돌 속도와 비교할 수 있습니다$v \simeq (3k_B T/m_p)^{1/2} = 600$ 코어 온도의 km / s $15\times 10^{6}$ k, 양성자의 수 밀도 $n_p \sim 6 \times 10^{31}$ 미디엄$^{-3}$ 핵심과 충돌 단면 $\sigma \sim \pi (\hbar/mv)^2$여기서 괄호 안의 용어는 감소 된 Broglie 파장입니다. 이러한 것들을 종합하면 충돌 속도는$n_p \sigma v \sim 10^{12}$ 에스$^{-1}$.

따라서 두 비율을 비교하면 약 1에서 $3\times 10^{29}$ 충돌은 융합으로 끝납니다.

만약 태양의 핵융합 속도가 급격히 증가했다면, 태양은 팽창 할 것이고 코어는 덜 조밀 해지고 핵융합 속도는 떨어질 것입니다. 이것은 기본적으로 온도 조절기 역할을하여 태양을 정확한 온도로 유지하여 자체 무게를 지탱하고 표면에서 나오는 광도를 공급합니다.

더구나, 핵융합이 사라지지 않는 이유에 대한 일반적인 설명은 불완전합니다. 전체 이야기가 될 수없는 간단한 이야기는 융합이 너무 빨리 발생하면 열이 축적되어 과압을 일으킨다는 것입니다. 이 과압은 팽창을 일으키고 팽창은 작동하여 온도를 낮추고 복사 탈출 속도와 일치 할 때까지 융합을 다시 다이얼 다운합니다.

이것이 불완전한 이유는 확장 된 작업 이 고정 된 외부 압력에 대해서만 발생하는 경우 안정성을 유도 하지 않기 때문입니다. 그 정도의 작업량은 항상 그것을 안정화하기에 충분하지 않습니다 (나중에 스타의 삶에서 "쉘 깜박임"으로 이어짐) . 융합을 안정화시킬 수있는 유일한 것은 중력에 대한 추가 작업 입니다. 중력이 그러한 분석에 어떻게 포함되는지 쉽게 알 수 있습니다. 따라서 국소 런 어웨이는 태양 중심으로부터 가스를 들어 올려서 중력적인 작업을 수행하는 결과를 가져 오는 것이 중요합니다. 실제로, 팽창 작업과 중력 리프팅 의 결합 으로 태양 융합이 안정화된다고 말하는 것이 더 공정 할 것입니다 .