การหลอมนิวเคลียสและกำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะ

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง การหลอมนิวเคลียสและกำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะ

การหลอมนิวเคลียส vs. กำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะ

้นโค้งพลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียส, นิวคลีออน (หมายถึงองค์ประกอบของนิวเคลียส หมายถึงโปรตอนหรือนิวตรอน) ที่มีมวลสูงถึง Iron-56 โดยทั่วไปจะปลดปล่อยพลังงานออกมา ส่วนพวกที่หนักกว่านั้นโดยทั่วไปจะดูดซับพลังงาน ดวงอาทิตย์จะผลิตพลังงานออกมาโดยการหลอมนิวเคลียสของไฮโดรเจนจนกลายเป็นฮีเลียม ในแกนกลางของมัน ดวงอาทิตย์จะหลอมไฮโดรเจน 620 ล้านเมตริกตันทุกวินาที การหลอมนิวเคลียส (nuclear fusion) ในทางฟิสิกส์นิวเคลียร์ เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์อย่างหนึ่งที่นิวเคลียสของอะตอมหนึ่งตัวหรือมากกว่าเข้ามาอยู่ใกล้กัน แล้วชนกันที่ความเร็วสูง รวมตัวกันกลายเป็นนิวเคลียสของอะตอมใหม่ที่หนักขึ้น ในระหว่างกระบวนการนี้ มวลของมันจะไม่เท่าเดิมเพราะมวลบางส่วนของนิวเคลียสที่รวมต้วจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานโปรตอน การหลอมนิวเคลียสสองนิวเคลียสที่มีมวลต่ำกว่าเหล็ก-56 (ที่ พร้อมกับนิกเกิล-62 มีพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนที่ใหญ่ที่สุด) โดยทั่วไปจะปลดปล่อยพลังงานออกมา ในขณะที่การหลอมนิวเคลียสที่หนักกว่าเหล็กจะ "ดูดซับ" พลังงาน การทำงานที่ตรงกันข้ามเรียกว่า "การแบ่งแยกนิวเคลียส" ซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปองค์ประกอบที่เบากว่าเท่านั้นที่สามารถหลอม เช่นไฮโดรเจนและฮีเลียม และในทำนองเดียวกันโดยทั่วไปองค์ประกอบที่หนักกว่าเท่านั้นที่สามารถแบ่งแยกได้ เช่นยูเรเนียมและพลูโทเนียม มีเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์แบบสุดขั้วอย่างมากที่สามารถนำไปสู่​​ช่วงเวลาสั้น ๆ ของการหลอมด้วยนิวเคลียสที่หนักกว่า นี้เป็นกระบวนการที่ก่อให้เกิด nucleosynthesis ที่เป็นการสร้างธาตุหนักในช่วงเหตุการณ์ที่เรียกว่ามหานวดารา หลังการค้นพบ "อุโมงค์ควอนตัม" โดยนักฟิสิกส์ นายฟรีดริช ฮุนท์ ในปี 1929 นายโรเบิร์ต แอตกินสันและนายฟริตซ์ Houtermans ใช้มวลขององค์ประกอบเบาที่วัดได้ในการคาดการณ์ว่าจำนวนมากของพลังงานสามารถที่จะถูกปลดปล่อยจากการทำหลอมนิวเคลียสขนาดเล็ก การหลอมในห้องปฏิบัติการของไอโซโทปของไฮโดรเจน เมื่อสร้างขึ้นระหว่างการทดลองการแปรนิวเคลียสโดยเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ที่ได้ดำเนินการมาหลายปีก่อนหน้านี้ ก็ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกโดยนายมาร์ค Oliphant ในปี 1932 ในช่วงที่เหลือของทศวรรษนั้น ขั้นตอนของวงจรหลักของการหลอมนิวเคลียสในดวงดาวได้รับการทำงานโดยนายฮันส์ Bethe การวิจัยในหลอมเพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารเริ่มต้นขึ้นในช่วงต้นของทศวรรษที่ 1940 เมื่อเป็นส่วนหนึ่งของโครงการแมนแฮตตัน การหลอมก็ประสบความสำเร็จในปี 1951 ด้วยการทดสอบนิวเคลียร์แบบ "รายการเรือนกระจก" การหลอมนิวเคลียสในขนาดที่ใหญ่ในการระเบิดครั้งหนึ่งได้มีการดำเนินการครั้งแรกในวันที่ 1 พฤศจิกายน 1952 ในการทดสอบระเบิดไฮโดรเจนรหัสไอวีไมก์ (Ivy Mike) การวิจัยเพื่อการพัฒนา thermonuclear fusion ที่ควบคุมได้สำหรับวัตถุประสงค์ทางพลเรือนก็ได้เริ่มขึ้นอย่างจริงจังในปี 1950 เช่นกัน และยังคงเป็นไปจนทุกวันนี้. วาดโดยศิลปิน แสดงจานดาวเคราะห์ก่อนเกิดในจินตนาการ กำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะดำเนินมาตั้งแต่ประมาณ 4,600 ล้านปีก่อน โดยเริ่มจากการแตกสลายด้วยแรงโน้มถ่วงภายในของเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์ มวลส่วนมากในการแตกสลายครั้งนั้นได้กระจุกรวมกันอยู่บริเวณศูนย์กลาง และกลายมาเป็นดวงอาทิตย์ มวลส่วนที่เหลือวนเวียนโดยรอบมีรูปร่างแบนลง กลายเป็นจานดาวเคราะห์ก่อนเกิด ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของดาวเคราะห์ ดาวบริวาร ดาวเคราะห์น้อย และวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ ในระบบสุริยะ แบบจำลองดังกล่าวมานี้ถือเป็นแบบที่ได้รับการยอมรับทั่วไป เรียกชื่อว่า สมมติฐานเนบิวลา มีการพัฒนาแบบจำลองนี้ขึ้นครั้งแรกในคริสต์ศตวรรษที่ 18 โดยเอมมานูเอล สวีเดนบอร์ก อิมมานูเอล คานท์ และปีแยร์-ซีมง ลาปลัส การวิวัฒนาการในลำดับถัดมาเกี่ยวข้องกับศาสตร์หลายแขนง เช่น ดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ ธรณีวิทยา วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ นับแต่ยุคเริ่มต้นของการสำรวจอวกาศในคริสต์ทศวรรษ 1950 และการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบในคริสต์ทศวรรษ 1990 แบบจำลองนี้ได้ถูกท้าทายและผ่านการปรับแต่งมาอีกหลายครั้งเพื่อให้สอดคล้องกับการค้นพบใหม่ๆ ระบบสุริยะได้เริ่มวิวัฒนาการอย่างมากนับตั้งแต่มันเริ่มกำเนิดขึ้น ดาวบริวารหลายดวงกำเนิดขึ้นจากจานของแก๊สและฝุ่นรอบๆดาวเคราะห์แม่ของมัน ขณะที่มีดาวบริวารบางดวงที่เกิดในบริเวณอื่น แล้วถูกดึงดูดให้กลายเป็นดาวบริวารในภายหลัง นอกจากนั้น เช่น ดวงจันทร์ ซึ่งอาจจะกำเนิดหลังจากการปะทะครั้งใหญ่ การปะทะระหว่างวัตถุสองวัตถุ เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน และเคยเป็นหัวใจสำคัญของการวิวัฒนาการของระบบสุริยะ ตำแหน่งของดาวเคราะห์มักจะเลื่อนจากตำแหน่งเดิม เนื่องด้วยแรงโน้มถ่วง การย้ายตำแหน่งของดาวเคราะห์นี้คาดว่าจะเกิดขึ้นมากขณะในช่วงต้นของการวิวัฒนาการ ในช่วงประมาณ 5 พันล้านปีข้างหน้า ดวงอาทิตย์จะเย็นลง และผิวนอกจะขยายตัวออกไปหลายเท่าจากเส้นผ่านศูนย์กลางเดิม (กลายเป็นดาวยักษ์แดง) หลังจากนั้นดาวยักษ์แดงก็จะสลายผิวนอกกลายเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ และเหลือแกนกลางไว้ ซึ่งรู้จักกันว่าเป็น ดาวแคระขาว ในอนาคตอันไกลโพ้น ความโน้มถ่วงระหว่างดาวฤกษ์จะลดลง ดาวเคราะห์บางดวงอาจจะถูกทำลาย บางส่วนอาจจะหลุดออกไปสู่อวกาศระหว่างดวงดาว ยิ่งไปกว่านั้น ในช่วงประมาณหมื่นล้านปีข้างหน้า ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวฤกษ์ที่ไม่มีวัตถุใดโคจรรอบๆเล.

การสังเคราะห์นิวเคลียส

การสังเคราะห์นิวเคลียส (Nucleosynthesis) คือกระบวนการในการสร้างนิวเคลียสของอะตอมใหม่ขึ้นจากนิวคลีออนเดิมที่มีอยู่ก่อนแล้ว (โปรตอนและนิวตรอน) เชื่อว่านิวคลีออนดั้งเดิมเองนั้นกำเนิดขึ้นจากการรวมตัวของควาร์ก-กลูออนพลาสมาในเหตุการณ์บิกแบงขณะที่มันมีอุณหภูมิเย็นลง 2 ล้านล้านองศา ไม่กี่นาทีหลังจากนั้น จากเพียงโปรตอนและนิวตรอนจึงได้เกิดเป็นนิวเคลียสของลิเทียมและเบอริลเลียม (ที่เลขมวล 7) แต่ก็มีเพียงจำนวนน้อยมาก จากนั้นกระบวนการฟิวชั่นจึงหยุดลงเมื่ออุณหภูมิและความหนาแน่นลดต่ำลงอย่างรวดเร็วจากการที่เอกภพขยายตัวออก กระบวนการแรกสุดของการสังเคราะห์นิวเคลียสดั้งเดิมนี้อาจเรียกชื่อว่า นิวคลีโอเจเนซิส ก็ได้ สำหรับการเกิดการสังเคราะห์นิวเคลียสในลำดับถัดมาของอะตอมธาตุหนัก เกิดขึ้นได้หลังจากการระเบิดของดาวฤกษ์มวลมากและซูเปอร์โนวาในช่วงเวลาเดียวกัน ตามหลักการของทฤษฎีนี้ ไฮโดรเจนและฮีเลียมจากบิกแบง (รวมถึงอิทธิพลจากความหนาแน่นของสสารมืด) ควบรวมกันกลายเป็นดาวฤกษ์ยุคแรกในราว 500 ล้านปีหลังจากบิกแบง ธาตุที่เกิดในช่วงการสังเคราะห์นิวเคลียสของดาวฤกษ์มีเลขอะตอมตั้งแต่ 6 (คาร์บอน) ไปจนถึงอย่างน้อย 98 (แคลิฟอร์เนียม) ซึ่งสามารถตรวจจับได้ในเส้นสเปกตรัมของซูเปอร์โนวา การเกิดซินทีสิสของธาตุหนักเหล่านี้เกิดได้ทั้งจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น หรือจากนิวเคลียร์ฟิชชั่น และบางครั้งก็มีการสลายปลดปล่อยอนุภาคเบตาเกิดขึ้นด้ว.

การสังเคราะห์นิวเคลียสและการหลอมนิวเคลียส · การสังเคราะห์นิวเคลียสและกำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะ · ดูเพิ่มเติม »