¿Qué efectos además del "defecto de masa" hacen que la escalera alfa más allá del hierro-56/níquel-56 sea endotérmica?

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¿Qué efectos además del "defecto de masa" hacen que la escalera alfa más allá del hierro-56/níquel-56 sea endotérmica?

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nucleosíntesis

brezob

Muchas fuentes afirman que la fusión más allá del hierro-56/níquel-56 (y ciertamente más allá del níquel-62) es imposible debido a que se encuentran entre los núcleos más unidos. Por ejemplo, en el artículo de Wikipedia sobre el pico de hierro ( https://en.wikipedia.org/wiki/Iron_peak ), se dice que:

Para elementos más ligeros que el hierro en la tabla periódica, la fusión nuclear libera energía. Para el hierro y para todos los elementos más pesados, la fusión nuclear consume energía.

Sin embargo, cuando realmente calcula el defecto de masa, la escalera alfa sería exotérmica hasta Tin.

q = [metro (norte i_{28}^{56}) + metro (H {mi}_{2}^{4}) - metro (Z {norte}_{30}^{60})] C^{2}

$Q=[m(Ni_{28}^{56})+m(He_{2}^{4})-m(Zn_{30}^{60})]c^2$

q = [55.942132022 tu + 4.00260325415 tu - 59.941827035 tu] {metro}_{tu} C^{2}

$Q=[55.942132022u+4.00260325415u-59.941827035u]m_uc^2$

q \approx 2.709 METRO mi V

$Q \approx 2.709 MeV$

norte i_{28}^{56} + H {mi}_{2}^{4} \to Z {norte}_{30}^{60} (+ 2.709 METRO mi V)

$Ni_{28}^{56} + He_{2}^{4} \rightarrow Zn_{30}^{60} (+2.709 MeV)$

Z {norte}_{30}^{60} + H {mi}_{2}^{4} \to GRAMO {mi}_{32}^{64} (+ 2.587 METRO mi V)

$Zn_{30}^{60} + He_{2}^{4} \rightarrow Ge_{32}^{64} (+2.587 MeV)$

GRAMO {mi}_{32}^{66} + H {mi}_{2}^{4} \to S {mi}_{34}^{68} (+ 2.290 METRO mi V)

$Ge_{32}^{66} + He_{2}^{4} \rightarrow Se_{34}^{68} (+2.290 MeV)$

S {mi}_{34}^{68} + H {mi}_{2}^{4} \to k r_{36}^{72} (+ 2.151 METRO mi V)

$Se_{34}^{68} + He_{2}^{4} \rightarrow Kr_{36}^{72} (+2.151 MeV)$

k r_{36}^{72} + H {mi}_{2}^{4} \to S r_{38}^{76} (+ 2.728 METRO mi V)

$Kr_{36}^{72} + He_{2}^{4} \rightarrow Sr_{38}^{76} (+2.728 MeV)$

S r_{38}^{76} + H {mi}_{2}^{4} \to Z r_{40}^{80} (+ 3.698 METRO mi V)

$Sr_{38}^{76} + He_{2}^{4} \rightarrow Zr_{40}^{80} (+3.698 MeV)$

Z r_{40}^{80} + H {mi}_{2}^{4} \to METRO o_{42}^{84} (+ 2.714 METRO mi V)

$Zr_{40}^{80} + He_{2}^{4} \rightarrow Mo_{42}^{84} (+2.714 MeV)$

METRO o_{42}^{84} + H {mi}_{2}^{4} \to R {tu}_{44}^{88} (+ 2.267 METRO mi V)

$Mo_{42}^{84} + He_{2}^{4} \rightarrow Ru_{44}^{88} (+2.267 MeV)$

R {tu}_{44}^{88} + H {mi}_{2}^{4} \to PAG d_{46}^{92} (+ 2.276 METRO mi V)

$Ru_{44}^{88} + He_{2}^{4} \rightarrow Pd_{46}^{92} (+2.276 MeV)$

PAG d_{46}^{92} + H {mi}_{2}^{4} \to C d_{48}^{96} (+ 3.030 METRO mi V)

$Pd_{46}^{92} + He_{2}^{4} \rightarrow Cd_{48}^{96} (+3.030 MeV)$

C d_{48}^{96} + H {mi}_{2}^{4} \to S {norte}_{50}^{100} (+ 3.101 METRO mi V)

$Cd_{48}^{96} + He_{2}^{4} \rightarrow Sn_{50}^{100} (+3.101 MeV)$

Terminé mi cálculo aquí porque no pude encontrar las masas de otros isótopos que, teóricamente, seguirían la cadena. Entiendo que estos son muy inestables y su fusión necesitaría una cantidad inmensa de energía para superar la barrera de Coulomb. Sin embargo, mi punto es que, según los cálculos anteriores, una vez que se supera la barrera, la fusión en realidad liberaría energía , no la consumiría. Entonces, ¿la noción de fusión más allá de los elementos del pico de hierro es endotérmica falsa o me estoy perdiendo algo?

PM 2 Anillo

Relacionado: astronomy.stackexchange.com/a/21288/16685

PM 2 Anillo

¡Interesante! No sé la respuesta completa a su pregunta, pero 1) esos alfas provienen principalmente de la fotodesintegración, que es endotérmica. 2) esos productos de fusión son progresivamente más y más deficitarios en neutrones y tienen vidas medias cortas.

Respuestas (1)

¿Qué efectos además del "defecto de masa" hacen que la escalera alfa más allá del hierro-56/níquel-56 sea endotérmica?

¡Interesante! No sé la respuesta completa a su pregunta, pero 1) esos alfas provienen principalmente de la fotodesintegración, que es endotérmica. 2) esos productos de fusión son progresivamente más y más deficitarios en neutrones y tienen vidas medias cortas.

ProfRob · Answer 1

Hay muchas declaraciones engañosas en Wikipedia y en otras partes de Internet sobre la nucleosíntesis (¡estoy ocupado buscando para ver si he dicho algo similar en el pasado!)

La razón por la que la cadena alfa no avanza significativamente más allá $^{56}$ Ni es que para superar la barrera de Coulomb, las temperaturas deben ser tan altas que los núcleos del pico de hierro se desintegren por los fotones a estas temperaturas.

Supongo que el sentido en el que la declaración endotérmica es verdadera es cuando se considera un núcleo hecho de níquel. Para producir partículas alfa necesitas desintegrar algunos núcleos de Ni. Este proceso es altamente endotérmico y no puede equilibrarse con una fusión posterior.

por ejemplo (y esto es un poco simplista) La fotodesintegración de un núcleo de Ni en 14 partículas alfa requiere 88,62 MeV. Luego, 14 reacciones de fusión con núcleos de Ni, produciendo Zinc, devolverían solo 37,9 MeV. En contraste, desintegrándose $^{52}$ Fe en 13 partículas alfa necesita 80,5 MeV, pero 13 reacciones de fusión de $^{52}$ Rendimientos de Fe a Ni $8.1\times 13= 105.3$ MeV.

¿Qué efectos además del "defecto de masa" hacen que la escalera alfa más allá del hierro-56/níquel-56 sea endotérmica?

brezob

PM 2 Anillo

PM 2 Anillo

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ProfRob

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