Si los átomos de hidrógeno tienen solo un protón, entonces, ¿de dónde viene el neutrón en helio?

Si los átomos de hidrógeno tienen solo un protón, entonces, ¿de dónde viene el neutrón en helio?

Recuerde de qué están hechos los protones y los neutrones: cada uno contiene tres quarks. Un protón está formado por dos quarks arriba y un quark abajo , y un neutrón está formado por dos quarks abajo y un quark arriba . Un quark up tiene una carga electromagnética de +2/3 y un quark down tiene una carga de -1/3. Si sumas las cargas, obtienes un total de +1 para un protón y 0 para un neutrón, y esas son las cargas que esperamos.

Cuando dos núcleos de hidrógeno se fusionan (núcleo de hidrógeno = 1 protón), uno de los protones se convierte en un neutrón a través de la interacción débil. El protón emite un bosón W + (que se descompone en un positrón y un neutrino electrónico), lo que hace que uno de los quarks ascendentes cambie a un quark down . Ahora, en lugar de dos protones, tienes un protón y un neutrón, que es un núcleo de deuterio. Esto a su vez se fusionará con otro protón, y tienes un núcleo de Helio-3 (2 protones y un neutrón), completo con neutrones.

Pregunta respondida: si los átomos de hidrógeno tienen un solo protón, ¿de dónde viene el neutrón en helio?

En la nucleosíntesis estelar, los átomos de hidrógeno que finalmente se fusionan con helio no son del protio sin neutrones variedad ([matemática] ^ 1 [/ matemática] H), pero deuterio ([matemáticas] ^ 2 [/ matemáticas] H), que proporciona el neutrón que estás buscando. Pero aún necesitamos saber, ¿de dónde viene el neutrón [matemático] ^ 2 [/ matemático] H?

La reacción de fusión llamada Proton – Proton Chain I (PP I) tiene tres pasos:

  1. Se fusionan dos átomos [math] ^ 1 [/ math] H, creando un átomo [math] ^ 2 [/ math] H y un neutrino- positrón de electrones par (en esta reacción, uno [matemático] ^ 1 [/ matemático] H se convierte en un neutrón) – ¡ y ahí está tu respuesta!
  2. Un fusible de átomo [matemático] ^ 1 [/ matemático] H y uno [matemático] ^ 2 [/ matemático] H, creando un átomo de helión ([matemático] ^ 3 [/ matemático] Él), liberando el exceso de energía en forma de Un fotón energético (un rayo gamma).
  3. Finalmente, dos átomos de [math] ^ 3 [/ math] He se fusionan, creando una partícula alfa ([math] ^ 4 [/ math] He) y liberando dos protios en exceso (que finalmente se reciclan ( paso 1 )).

PP I es una de las dos reacciones de fusión solar H a He conocidas actualmente (la segunda se llama ciclo CNO (Carbono-Nitrógeno-Oxígeno)), llamado pp I porque hay otras tres “ramas” de reacción protón-protón que conducen a [matemáticas] ^ 4 [/ matemáticas] Él (aquí hay un corte del artículo de Wikipedia , Nucleosíntesis estelar, sección La reacción en cadena protón-protón):

[…] hay cuatro caminos posibles para generar [matemáticas] ^ 4 [/ matemáticas] Él. En pp I, el helio-4 se produce fusionando dos núcleos de helio-3; las ramas pp II y pp III fusionan [matemática] ^ 4 [/ matemática] Él con [matemática] ^ 4 [/ matemática] preexistente para formar berilio-7, que experimenta reacciones adicionales para producir dos núcleos de helio-4. En el Sol, el helio-3 producido en estas reacciones existe solo durante unos 400 años antes de convertirse en helio-4.

En el Sol, [matemáticas] ^ 4 [/ matemáticas] La síntesis a través de la rama pp I ocurre con una frecuencia de 83.30 por ciento, pp II con 16.68 por ciento y pp III con 0.02 por ciento.

También está la rama extremadamente rara de pp IV. Pueden ocurrir otras reacciones aún más raras.

De hecho, la rama pp IV es tan rara que solo se ha predicho (hasta ahora, nunca se ha observado).

En los reactores de fusión experimentales , otra reacción más directa es la más “popular” hasta la fecha (AFAIK), a saber, la fusión de deuterio-tritio:

Ver también

Un neutrón libre se desintegra por interacción débil en un protón, un electrón y un antineutrino. Toma esto como un axioma. Esta reacción conserva el número bariónico, la carga eléctrica y el número leptónico. Puede invertirse en el tiempo: un protón y un electrón pueden transformarse por interacción débil en un neutrón y un neutrino, conservando nuevamente los números de carga, barión y leptón. Según el principio de le Chatelier, esta es la química física que se aplica a la reacción nuclear al igual que a las reacciones químicas, un gran exceso en el lado del ingrediente revertirá la dirección de la reacción. En el centro del sol, hay una gran densidad de protones y electrones que convierten la ‘desintegración de neutrones’ en una ecuación de producción de neutrones. Voila

¡Los protones se convierten en neutrones! ¡De Verdad!

En realidad, se necesitan cuatro núcleos de hidrógeno (cuatro protones) para formar un núcleo de helio ‘normal’ con dos protones y dos neutrones. Es un proceso de varios pasos, pero en el camino dos protones se convierten en neutrones, liberando neutrinos y energía.

Respuesta corta: desde la primera sopa del Universo de cargas de energía altamente cinéticas.

En términos de física de MC, un neutrón es solo un protón con algunas cargas adicionales y muy débiles unidas al protón. Esos protones se formaron en el Universo temprano.

Un protón es una disposición de tipo de carga alterna de 6 cargas de monocarga (3+ y 3 -) que se unen para formar esa partícula compuesta con una carga general +.

¡Pero es incluso mejor que eso!

Los protones se unen directamente con otros protones volteando para formar un núcleo de nivel superior con una estructura de … consiga esto … ¡tipos de carga alterna! . Se necesitan unas pocas cargas débiles (electrones, …) para unirse al núcleo para que su estructura sea altamente estable.

MC Física Teoría General del Universo

La fusión de un protón y un electrón produce un neutrón.

Hay varias fórmulas para la fusión.

4H -> 2D -> Él

Sin embargo, esta no es la secuencia completa.

Fusion – El libro de hipertexto de física

El helio se produce en las estrellas a través del proceso de la cadena protón-protón de la siguiente manera:

¿Quieres decir cómo funciona la nucleosíntesis estelar?

Si no, no entiendo la pregunta.

Ve a leer la síntesis de elementos en cualquier libro de química, no seas perezoso haciendo esa pregunta.