ТЕМА:

Enter пишет:

В звёздах, в которых больше половины водорода уже превратилось в гелий, характер эволюции резко меняется, ядро звезды уплотняется и его температура повышается. Внутри звёзд после истощения запасов водорода и увеличения температуры до 200-300 миллионов градусов начинаются реакции синтеза из гелия:
www.iki.rssi.ru/hend/Dictionar...lear%20reactions.htm

⁴He + ⁴He + ⁴He = ¹²C _{(возбужденное ядро)} = ¹²C + энергия;
...

Обратите внимание, ваш источник указывает, что при температурах более 200-300 млн.град. в звездах начинаются реакции слияния одинаковых ядер гелия. А при температурах порядка 500-700 млн.град. - начинаются реакции слияния более тяжелых одинаковых ядер - углерода с углеродом, кислорода с кислородом.
Что явно указывает на важность резонансных процессов при синтезе.
То, о чем я писал выше, это о том, что при бомбардировке тяжелых ядер легкими ядрами - вы резонансов не найдете.
А преодоление кулоновских барьеров для тяжелых ядер (при бомбардировке ядрами гелия) лежат в пределах более 30 МэВ (360 млрд.град). Т.е. нереально.
В вашем источнике об этом написано так:

Механизмы синтеза более тяжелых, чем железо, химических элементов основаны на нейтронных захватах с последующими бета-распадами. И т.д.

Относительно же предмета обсуждения:
Попробуйте описать туннелирование при слиянии одинаковых легких ядер. Например, He+He. Или, He+He+He.
Что и куда туннелирует? В какую яму туннелирует это нечто? В какой момент, на каких расстояниях сближения исходных ядер создается новая яма? Можно ли говорить о туннелировании, если исходные ядра уже сблизились на расстояние действия ядерных сил? И т.д.
...
Попробуйте найти где-нибудь описание туннелирования при слиянии легких ядер и сослаться на это.

Почему вы думаете, что резонансные процессы только у одинаковых ядер? Я уже приносил в эту тему график:



Для одинаковых ядер D + D резонансов не видно, а вот для неодинаковых ядер D + T резонанс самый выраженный.
У дейтерия и гелия-3 резонанс тоже есть. У реакции протона и бора-11 видно аж два резонанса.

Преодоление кулоновских барьеров для тяжелых ядер (при бомбардировке ядрами гелия) вполне реально: nuclphys.sinp.msu.ru/shn/shn03n.htm

Например, в 1944 году так был получен элемент кюрий:

²³⁹Pu + ⁴He = ²⁴²Cm + n

В 1949-1950 годах, получены берклий и калифорний:

²⁴¹Am + ⁴He = ²⁴³Bk + 2n

²⁴²Cm + ⁴He = ²⁴⁵Cf + n

Сто первый элемент − был получен в 1955 году:

²⁵³Es + ⁴He = ²⁵⁶Md + n

Ну и, про туннелирование при слиянии лёгких ядер. Например, D + D. Или D + T.

Как видно из графика, эти реакции возможны даже при энергиях меньших, чем 10 кэВ, и даже меньших, чем 5 кэВ.

При таких энергиях ядра за счёт кинетических энергий не могут сблизиться до расстояний даже 10^-13 м.
То есть, в десятки раз больше расстояний, где действуют ядерные силы.

И этот график не про температуры, а именно про энергии, и ссылки на распределения Максвелла или Больцмана, будут неуместны.

Не вижу никаких других способов объяснения преодоления потенциального кулоновского барьера от более чем 10^-13 м.
до расстояний, где действуют ядерные силы, кроме квантового туннелирования.

Enter пишет:

Для одинаковых ядер D + D резонансов не видно, а вот для неодинаковых ядер D + T резонанс самый выраженный.

Это не резонанс. При слиянии ядер дейтерия образуется единственное ядро гелия. Выделившаяся энергия должна уноситься продуктами реакции. А как она будет уноситься, если продукт - одно ядро. Как одно ядро сбалансирует одновременно закон сохранения энергии и импульса? (гамма-квант в качестве балансировочного агента в ядерных реакциях не участвует).
В реакции же слияния дейтерия и трития продуктов реакции два: ядро гелия и нейтрон. Здесь удовлетворить оба закона значительно проще.
По остальным вопросам попробуйте разобраться сами. По каждой реакции надо смотреть условия ее проведения. В частности, при применении пучков могут возникать коллективные эффекты. Например, когда вы утром пытаетесь влезть в переполненный вагон метро - у вас может ничего не получиться - слишком большое сопротивление от набитых туда тел. Но если вас подтолкнуть сзади...
По реакциям слияния легких ядер - все реакции надбарьерные.
У Резерфорда, например, использовался пучок ядер гелия с энергией 5 МэВ. А барьер реакции дзя азота - 4,13 МэВ примерно.
Реакция протона с 11-м бором - это не реакция слияния, а реакция развала бора на три альфа-частицы с выделением энергии.
Чему соответствуют нарисованные на графике линии при малых энергиях - надо выяснять.
При каких условиях получены эти результаты?

При слиянии двух ядер дейтерия преимущественно образуются либо гелий-3 и нейтрон, либо тритий и протон. а вероятность образования гелия-4 незначительна.

Первые графики для реакций дейтерия с дейтерием и дейтерия с тритием наверняка появились ещё на заре разработок водородных бомб, не верю чтоб в те времена могли сильно косячить в таких стратегических исследованиях, вряд ли тогда использовались мощные пучки с коллективными эффектами.

Enter пишет:

При слиянии двух ядер дейтерия преимущественно образуются либо гелий-3 и нейтрон, либо тритий и протон. а вероятность образования гелия-4 незначительна.

Реакция в любом случае проходит через собирание в кучку всех нуклонов налетающих друг на друга ядер.

Для двух ядер дейтерия при их сближении на расстояние действия ядерных сил они перестают быть ядрами дейтерия и образуют ядро гелия-4. В этот момент возникает новая, более глубокая потенциальная яма, соответствующая ядру гелия-4. В силу ее большей глубины низшие уровни энергии нуклонов лежат более глубоко, чем те энергии, на которых оказались вновь прибывшие в эту яму нуклоны бывших ядер дейтерия. Другими словами, вновь образованное ядро гелия-4 оказывается в возбужденном состоянии, и эту энергию надо куда-то сбросить. А куда ее сбросить? кому ее передать? Представьте себе бешено колеблющуюся каплю, энергии в которой так много, что ее вот-вот разорвет, но отдать ее некуда, если нет второго продукта реакции. Соответственно, каналов для сброса лишней энергии можно предложить несколько:

D + D -> ⁴₂He _{(возбужденное ядро)} -> T + p; либо ³ ₂He + n; либо D + D

Чтобы в этой реакции на выходе образовалось ядро гелия-4 в низшем энергетическом состоянии, энергию надо сбросить каким-то другим способом. Через испускание двух гамма-квантов - не получится, поскольку ядро обладает нулевым дипольным моментом. Испустить гамма-кванты оно не может. Однако, эксперимент показывает, что выход ядер гелия-4 в основном состоянии в такой реакции все же есть. Мало, но есть. Значит, какой-то механизм сброса энергии без образования нуклонных осколков другого состава все же существует. Существует, например, гипотеза, что это происходит через образование электрон-позитронных пар, не связанных с бетта-распадом, либо через захват К-электрона с последующим выбросом его из ядра с энергий пушечного выстрела. Однако такая гипотеза воспринимается мною с большим скепсисом. Другой, более вероятный механизм "остужения" ядра гелия-4 в реакции дейтерий-дейтерий можно предложить через промежуточное образование нестабильного изотопа бериллия:

⁴₂He _{(возбужденное ядро)} + ⁴₂He _{(возбужденное ядро)} - > ⁸₄Be -> ⁴₂He + ⁴₂He

Альтернативный канал образования гелия-4 в такой реакции имеет вторую промежуточную стадию (после образования гелия-3 и нейтрона из двух ядер дейтерия) через слияние ядер гелия-3:

³₂He + ³₂He -> ⁴₂He + 2H

Аналогично - через стадию образования виртуальных короткоживущих изотопов могут, в частности, идти реакции углеродного и кислородного циклов. Поскольку проблема в них та же:

⁴₂He + ⁴₂He + ⁴₂He = ¹²₆C _{(возбужденное ядро)}

¹²₆C + ⁴₂He = ¹⁶₈O _{(возбужденное ядро)}

¹²₆C + ¹²₆C = ²⁴₁₂Mg _{(возбужденное ядро)}

¹⁶₈O + ¹⁶₈O = ³²₁₆S _{(возбужденное ядро)}

Наибольший интерес, конечно, занимает реакция образования углерода. Для которой придуман какой-то резонанс. Однако, проблема сброса лишней энергии для этой реакции тоже существует, и она может быть решена через любую другую реакцию, заканчивающуюся образованием нескольких осколков. Например, через стадию слияния короткоживущих ядер бериллия:

⁴₂He + ⁴₂He -> ⁸₄Be

⁸₄Be + ⁸₄Be -> ¹⁶₈O _{(возбужденное ядро)} -> ¹²₆C + ⁴₂He

Т.е. любая стабилизирующая реакция (реакция "охлаждения") должна происходить с образованием нескольких осколков.
И ещё. Обратите внимание: я брал здесь слияние лишь одинаковых ядер, поскольку для них, можно предположить, действительно, существует дополнительное резонансное взаимодействие (отличное от туннелирования), и пороги реакций для них ниже. Соответственно, все другие легкие ядра на Солнце образуются за счет других легких же, но возбужденных ядер, через их распад. Например:

¹²₆C + ¹²₆C = ²⁴₁₂Mg _{(возбужденное ядро)} -> ²³₁₁Na + p

¹²₆C + ¹²₆C = ²⁴₁₂Mg _{(возбужденное ядро)}= ²³₁₂Mg + n

¹⁶₈O + ¹⁶₈O -> ³²₁₆S (возбужденное ядро) -> ²⁸₁₄Si + ⁴₂He

¹⁶₈O + ¹⁶₈O -> ³²₁₆S (возбужденное ядро) -> ³¹₁₅P + p

¹⁶₈O + ¹⁶₈O -> ³²₁₆S (возбужденное ядро) -> ³¹₁₆S + n

и т.д.

Enter пишет:

Первые графики для реакций дейтерия с дейтерием и дейтерия с тритием наверняка появились ещё на заре разработок водородных бомб, не верю чтоб в те времена могли сильно косячить в таких стратегических исследованиях, вряд ли тогда использовались мощные пучки с коллективными эффектами.

Дайте ссылку, где вы взяли эту картинку.

Ссылка на картинку spacegid.com/wp-content/uploads/2017/10/Image2.jpg

Взято с сайта spacegid.com/

Реакции между ядрами углерода и между ядрвми кислорода сейчас на Солнце практически не происходят, они начнутся через несколько миллиардов лет, когда Солнце станет красным гигантом и температура в его центре значительно увеличится

Enter пишет:

Ссылка на картинку spacegid.com/wp-content/uploads/2017/10/Image2.jpg
Взято с сайта spacegid.com/

Согласно указанному вами источнику по горизонтали там отложена чуть ли не температура реакции (в энергетических единицах). А размытость объясняется Максвелловскими хвостами.
Такая интерпретация, скорее всего, бред, поскольку острые пики на подобных графиках не возникают.
Но адекватного пояснения к картинке нет.

Вот температурные графики, и если внимательно присмотреться, они отличаются от предыдущих (нетемпературных)

По ординате на этих двух графиках отложены разные единицы. Хоть как не присматривайся, разница несомненна.
Но не суть.
Будем считать, что вся размытость - это Максвелловские хвосты.
Т.е. даже при температуре 10 млн.К (1,3 кэВ) где-то на хвосте начинаются реакции D-T.
А оптимум D-T соответствует 60-70 кэВ (460-540 млн.К).
Если посчитать высоту кулоновского барьера для D-T (как и для D-D), то получится 356 кэВ (2760 млн.К).

Вот и получается, что оптимально плазма должна быть в 5 раз более холодной, чем порог реакции. Т.е. нужен холодильник. В роли которого выступает сама же плазма из нуклонных ионов (а не из-за того, что, якобы, туннелирование начинает работать). При повышении температуры этого холодильника реакция загибается. Т.е. ядрам приходится сбрасывать энергию разваливаясь на исходные компоненты. Дескать, пусть сначала плазма остынет, а потом опять прореагируем...

А можете ли вы, как специалист по Максвелловским хвостам, посчитать при 10 млн градусах долю частиц, которые способны термоядерно реагировать без туннельного эффекта?

Просто чатка джипитишка пишет мне, что якобы "порядок величины этой доли будет меньше 10^{- 20}, что подтверждает необходимость квантового туннелирования для осуществления термоядерной реакции при таких условиях.."

Но нейросетки иногда косячат, хотелось бы проверить, а мне лень.

Enter пишет:

А можете ли вы, .... , посчитать ...
... хотелось бы проверить, а мне лень.

Упс...

sector+ пишет:

.... Максвелловские хвосты.
Т.е. даже при температуре 10 млн.К (1,3 кэВ) где-то на хвосте начинаются реакции D-T.
А оптимум D-T соответствует 60-70 кэВ (460-540 млн.К).
Если посчитать высоту кулоновского барьера для D-T (как и для D-D), то получится 356 кэВ (2760 млн.К) ....

Исходя из формулы распределения по энергиям Больцмана, e^{- 60 кэВ / 1,3 кэВ} ~ 10^{- 20}, что совпадает с оценкой нейросетки.
Если же подставить вместо оптимума D-T высоту Кулоновского барьера, получаются вообще запредельно ничтожные значения:

e^{- 356 кэВ / 1,3 кэВ} ~ 10^{- 119}.

То есть, без квантового туннелирования не объяснить реальные графики, и хвалёные хвосты нервно курят в сторонке.

На температурном графике разница между левым краем соответствующим 10 млн. градусов, и экстремумом графика D-T не более чем 6 порядков, то есть не более миллиона раз. А расчёты по Максвелловским хвостам: 20 .... 119 порядков.

Enter пишет:

Чем меньше энергия альфа-распада, тем шире барьер, и поэтому время распада больше.
Энергия альфа-распада обусловлена Кулоновским отталкиванием, E ~ Q₁ Q₂ / R, то есть, чем меньше энергия, тем больше R

sector+ пишет:

.. потенциальную яму, со стенками, представляющими собой кулоновский барьер..

имхо, кулоновский барьер он при синтезе, когда ядрам надо сблизиться, чтобы произошла реакция.

При альфа-распаде барьер не кулоновский

sector+ пишет:

Enter пишет:

Я тоже не очень понимаю, вообще есть мнение, что понять квантовую механику невозможно и к ней можно только привыкнуть

Я не говорил, что я не понимаю квантовую механику.
Я пытался вас навести на мысль, что туннельный эффект неприменим к вопросу термоядерного синтеза. Суть здесь в том, что теория туннельного эффекта изначально была развита для объяснения аномально высокой вероятности альфа распада тяжелых ядер уранового ряда, наблюдавшаяся на практике.
Вот статья Гамова вам в помощь: УФН, Гамов Г.А.

В этом очерке Гамов пару раз приближённо упростил математику за счёт допустимого снижения точности, в формулах 11' и 16'.
Причём интеграл в формуле 16 вроде берущийся и без упрощения, хоть это и приведёт к более громоздкому выражению.

Enter пишет:

Вычислять интегралы более точно смысл есть. Упрощения Гамова ориентировочно допустимы для малых энергий альфа-распада, а в случае бОльших энергий эти упрощения дают горизонтальную асимптоту, предел минимальных периодов распада, которого на реальном графике что-то совсем не видно.

В формуле (16) если вынести корень(Е) за интеграл, то интеграл можно записать как:

Проверяйте, вроде всё так, но это не точно

k - постоянная Кулона ~ 9 10⁹,
w - заряд осколка кратный заряду протона, для гелия, (альфа распада) w = 2,
Z - заряд распадающегося ядра кратный заряду протона,
E - энергия распада (альфа распада), Дж.
e - модуль заряда протона или электрона, 1,6 10^-19 Кл,
СИ.

Космическое враньё. Почему термоядерный реактор не могут построить уже 50 лет
hi-tech.mail.ru/review/50069-t.../?utm_partner_id=307