Astronomía

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

¿Qué efectos, además del


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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 calcule el defecto de masa, la escalera alfa sería exotérmica hasta el estaño.

$$ Q = [m (Ni_ {28} ^ {56}) + m (He_ {2} ^ {4}) - m (Zn_ {30} ^ {60})] c ^ 2 $$ $$ Q = [55.942132022u + 4.00260325415u-59.941827035u] m_uc ^ 2 $$ $$ Q approx 2.709 MeV $$ $$$$ $$ Ni_ {28} ^ {56} + He_ {2} ^ {4} rightarrow Zn_ {30} ^ {60} (+2,709 MeV) $$ $$ Zn_ {30} ^ {60} + He_ {2} ^ {4} rightarrow Ge_ {32} ^ {64} (+2.587 MeV) $$ $$ Ge_ {32} ^ {66} + Él_ {2} ^ {4} rightarrow Se_ {34} ^ {68} (+2.290 MeV) $$ $$ Se_ {34} ^ {68} + Él_ {2} ^ {4} rightarrow Kr_ {36} ^ {72} (+2,151 MeV) $$ $$ Kr_ {36} ^ {72} + Él_ {2} ^ {4} rightarrow Sr_ {38} ^ {76} (+2.728 MeV) $$ $$ Sr_ {38} ^ {76} + He_ {2} ^ {4} rightarrow Zr_ {40} ^ {80} (+3,698 MeV) $$ $$ Zr_ ​​{40} ^ {80} + He_ {2} ^ {4} rightarrow Mo_ {42} ^ {84} (+2,714 MeV) $$ $$ Mo_ {42} ^ {84} + He_ {2} ^ {4} rightarrow Ru_ {44} ^ {88} (+2,267 MeV) $$ $$ Ru_ {44} ^ {88} + He_ {2} ^ {4} rightarrow Pd_ {46} ^ {92} (+2.276 MeV) $$ $$ Pd_ {46} ^ {92} + He_ {2} ^ {4} rightarrow Cd_ {48} ^ {96} (+3.030 MeV) $$ $$ 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 inmensa cantidad de energía para superar la barrera de Coulomb. Sin embargo, mi punto es que, de acuerdo con los cálculos anteriores, una vez que se supera la barrera, la fusión en realidad lanzamiento energía, no consumirla. Entonces, ¿la noción de fusión más allá de los elementos del pico de hierro es endotérmica falsa o me falta algo?


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 desintegran por los fotones a estas temperaturas.

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

p. ej. (Y esto es un poco simplista) La fotodisintegración de un núcleo de Ni en 14 partículas alfa requiere 88,62 MeV. Luego, 14 reacciones de fusión con núcleos de Ni, que producen zinc, devolverían solo 37,9 MeV. En contraste desintegrando $^{52}$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.


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