태양내 핵반응

태양내 핵반응

태양은 핵융합을 통해 원자핵에 포함된 에너지를 흡수한다. 무슨 일이 일어나고 있는지 좀 더 알아보자. 태양의 깊은 곳에서, 3단계 과정은 4개의 수소 핵을 가지고 헬륨 핵을 형성하기 위해 그것들을 녹입니다. 헬륨 핵은 수소 핵을 형성하기 위해 결합된 4개의 수소 핵보다 약간 낮은 질량을 가지고 있으며, 수소 핵은 에너지로 변환된다.4개의 수소 핵에서 헬륨 핵을 형성하는데 필요한 초기 단계는 그림 4에 나와 있다. 태양 핵 내부의 고온에서, 두 개의 양성자가 합쳐져서 중수소 핵, 양성자와 중성자를 포함하는 수소 동위원소를 형성한다. 사실, 원래 양성자 중 하나는 핵융합 반응에서 중성자로 변환되었다. 전하가 핵반응에 유지되어야 하고 핵반응에 유지되어야 한다. 양성 전자(반물질 전자)는 반응에서 나오고 양성자 중 하나와 처음 연결된 양의 전하를 전달한다.

양자는 반물질이기 때문에 가까운 전자와 즉시 충돌하고 둘 다 소멸하여 감마 광자의 형태로 전자기 에너지를 생산한다. 태양의 중심에서 만들어진 이 감마선은 빠르게 움직이는 핵과 전자들로 가득한 세상에 있다. 감마선은 물질의 입자와 충돌하여 그 중 하나로 에너지를 전달한다. 나중에, 한 입자는 또 다른 감마 광자를 방출하지만, 종종 방출되는 광자는 흡수된 광자보다 에너지가 조금 적다.이러한 상호작용은 에너지가 감마선이 아닌 X선이 될 정도로 감소될 때까지 태양의 외부 층으로 천천히 이동하면서 계속된다. 나중에, 광자는 태양의 밀도가 높은 중심에서 충돌로 인해 더 많은 에너지를 잃기 때문에, 그들은 자외선이 된다.

 

그것이 태양 표면에 도달했을 때, 대부분의 광자들은 정상적인 빛이 될 수 있는 충분한 에너지를 포기한다.이것은 우리가 별에서 보는 태양 광선입니다. (즉, 각 감마 광자는 다량의 저에너지 개별 광자로 변환됩니다.광자가 표면에 도달하는 데 걸리는 시간은 평균적으로 한 충돌에서 다른 충돌로 이동하는 시간의 양에 따라 달라지며, 이동 시간은 복잡한 태양에서 취한 모델에 따라 달라진다. 추정치에 따르면 태양 표면으로부터의 에너지 방출은 내부 생산을 10만년에서 100만년으로 늦출 수 있다.
게다가, 양성 전자 외에도, 중성미자는 두 개의 수소 원자가 융합되어 중수소를 형성할 때 방출된다. 중성미자는 정상적인 물질과 거의 상호작용하지 않기 때문에, 태양 중심 근처의 핵융합 반응에 의해 생성된 합성은 태양 표면으로 직접 이동한 다음 사방으로 우주로 이동한다. 중성미자는 빛의 속도에 가까운 속도로 움직이며 형성 후 약 2초 후에 태양으로부터 탈출한다.

수소 헬륨의 두 번째 단계는 중수소 핵에 다른 양성자를 추가하여 두 개의 양성자와 중성자를 포함하는 헬륨을 만드는 것이다(그림 5). 이 과정에서 많은 질량이 여전히 손실되고 더 많은 감마선이 방출된다. 이 핵은 헬륨이다.왜냐하면 원소는 양성자의 양에 의해 결정되기 때문입니다.두 개의 양성자를 가진 핵을 헬륨이라고 부른다. 하지만, 우리가 헬륨-3라고 부르는 이 헬륨 형태는 태양 대기나 지구에서 볼 수 있는 동위원소가 아닙니다. 헬륨은 중성자 2개와 양성자 2개를 가지고 있기 때문에 4-겔륨이라고 불린다.

태양 헬륨-4에 도달하려면 헬륨-3를 다른 헬륨-3과 병합해야 한다(그림 6). 이 단계에서는 두 개의 에너지를 가진 양성자가 남아 있는데, 각각 다른 양성자와 충돌할 준비가 된 반응에서 벗어나 반응 사슬의 한 단계를 재개한다.