Τετάρτη, 21 Οκτωβρίου 2015

Ο κύκλος πρωτονίου πρωτονίου


Η ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΣΕ ΗΛΙΟΝ ΓΙΝΕΤΑΙ, μέσω μιας πυρηνικής αντίδρασης που ονομάζεται κύκλος ή αλυσίδα πρωτονίου πρωτονίου (proton- proton chain), η οποία δεν είναι ακαριαία, αλλά εξελίσσεται μέσω τριών διαδοχι­κών φάσεων και περιγράφηκε για πρώτη φορά, το 1938, από τους Hans Bethe και Ch. Critchfield.
     Οι διαδοχικές φάσεις μέσω των οποίων εξελίσσεται η αλυσίδα πρωτονίου πρωτο­νίου είναι οι επόμενες:
α. Δύο πρωτόνια, δηλαδή δύο «γυμνά» άτομα υδρογόνου, συντήκονται δημιουργώ­ντας ένα δευτερόνιο, δηλαδή ένα σωμάτιο που αποτελείται από ένα νετρόνιο και έ­να πρωτόνιο. Κατά τη διάρκεια αυτής της σύντηξης δημιουργούνται ένα ποζιτρόνιο
και ένα νετρίνο. Όπως γνωρίζουμε, το ποζιτρόνιο είναι ένα σωμάτιο παρόμοιο με το  ηλεκτρόνιο, αλλά με θετικό ηλεκτρικό φορτίο και το νετρίνο, ένα σωματίδιο χωρίς φορτίο και με μικρή ή καθόλου μάζα που κινείται με την ταχύτητα του φωτός.
β. Το δευτερόνιο που σχηματίζεται κατά την προηγούμενη φάση, συντήκεται με ένα  άλλο πρωτόνιο και δημιουργούν ήλιον-3, (ηλιόνιο)-πυρήνας ισοτόπου του ηλίου- που αποτελείται από δύο πρωτόνια και ένα νετρόνιο. Κατά τη διάρκεια αυ­τής της σύντηξης απελευθερώνεται ενέργεια υπό μορφήν ακτινοβολίας γάμμα
γ. Δύο άτομα από το ήδη σχηματισμένο πλέον ήλιον-3, συντήκονται και σχηματίζουν ένα άτομο ήλίον-4 (σωμάτιο α), και δύο πρωτόνια.

     Οι αντίστοιχες αντιδράσεις περιγράφονται στη συνέχεια, ενώ εντός παρενθέσεως σημειώνονται οι αντίστοιχοι χρόνοι, που απαιτούνται την ολοκλήρωσή τους :

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα νετρίνο (ν), που σχηματίζονται κατά την εξέλιξη της αντίδρασης πρωτονίου πρωτονίου. Τα νετρίνο είναι ηλεκτρικά σωματίδια τα οποία αλληλεπιδρούν ασθενώς με τα υπόλοιπα σωματίδια δεν απορροφώνται από την ύλη. Τα ενεργειακά αυτά σωματίδια -μηδενικής μάζας - κινούνται με την ταχύτητα του φωτός και βομβαρδίζουν κάθε τετραγωνικό εκατοστό της Γης με ρυθμό 70 δισεκατομμύρια νετρίνο το δευτερόλεπτο. Δυστυχώς παρά τον τεράστιο θεωρητικά αριθμό τους είναι πολύ δύσκολο μέχρις στιγμής να ανιχνευθούν ή πολύ πιθανόν οι διατυπωθείσες θεωρίες κάπου να μην είναι σωστές.   
     Τα νετρίνο αν και είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευτούν, εντούτοις προσφέρουν πολύτιμη βοήθεια στη σύγχρονη Αστροφυσική, αφού μέσω της μέτρησης του ρυθμού παραγωγής τους έχουμε την δυνατότητα να προβλέψουμε τις τεράστιες ποσότητες ενέργειας που παράγονται στον πυρήνα του αστεριού. Πάντως, μέχρι σήμερα οι ιδιότητες των νετρίνο -όπως και η μάζα τους- δεν έχουν ακόμα εν γένει προσδιοριστεί πειραματικά.   








Από το βιβλίο: ΤΟ ΣΥΜΠΑΝ ΠΟΥ ΑΓΑΠΗΣΑ  - ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ
                        Πανεπιστημιακή Έκδοση
                        Δρ.Μάνου Δανέζη Επίκουρου Καθηγητή Πανεπιστημίου Αθηνών.
                       Δρ. Στράτου Θεοδοσίου Αναπληρωτή Καθηγητή Πανεπιστημίου Αθηνών.