Ili kuelewa mchakato wa kuzaliwa na maendeleo ya mawazo kuhusu fusion ya thermonuclear kwenye Jua, ni muhimu kujua historia ya mawazo ya binadamu kuhusu kuelewa mchakato huu. Kuna matatizo mengi ya kinadharia na kiteknolojia yasiyoyeyuka katika kuunda kinu kinachodhibitiwa cha thermonuclear ambamo mchakato wa kudhibiti muunganisho wa thermonuclear hutokea. Wanasayansi wengi, na haswa maafisa wa sayansi, hawajui historia ya suala hili.
Ilikuwa ni ujinga wa historia ya uelewa wa wanadamu na uelewa wa fusion ya thermonuclear kwenye Jua ambayo ilisababisha vitendo vibaya vya waundaji wa mitambo ya thermonuclear. Hii inathibitishwa na kushindwa kwa miaka sitini kwa kazi ya kuunda kinu kinachodhibitiwa cha nyuklia, na ufujaji wa kiasi kikubwa cha fedha unaofanywa na nchi nyingi zilizoendelea. Uthibitisho muhimu zaidi na usioweza kukanushwa: kinu cha nyuklia kinachodhibitiwa hakijaundwa kwa miaka 60. Zaidi ya hayo, mamlaka zinazojulikana za kisayansi katika vyombo vya habari zinaahidi kuundwa kwa reactor iliyodhibitiwa ya thermonuclear (CTR) katika 30 ... miaka 40.
2. Wembe wa Occam
"Wembe wa Occam" ni kanuni ya kimbinu iliyopewa jina la mtawa Mfransisko Mwingereza na mwanafalsafa mteule William. Kwa njia iliyorahisishwa, inasema: "Hupaswi kuzidisha vitu vilivyopo bila lazima" (au "Haupaswi kuvutia vyombo vipya isipokuwa lazima kabisa"). Kanuni hii ni msingi wa upunguzaji wa mbinu, pia huitwa kanuni ya parsimony, au sheria ya uchumi. Wakati fulani kanuni hiyo inaonyeshwa kwa maneno haya: “Kinachoweza kufafanuliwa na mdogo hakipaswi kuonyeshwa na mkuu zaidi.”
Katika sayansi ya kisasa, Kiwembe cha Occam kawaida hurejelea kanuni ya jumla zaidi ambayo inasema kwamba ikiwa kuna ufafanuzi au maelezo kadhaa yanayolingana kimantiki ya jambo fulani, basi ile iliyo rahisi zaidi inapaswa kuzingatiwa kuwa sahihi.
Maudhui ya kanuni yanaweza kurahisishwa kwa yafuatayo: hakuna haja ya kuanzisha sheria ngumu kuelezea jambo ikiwa jambo hili linaweza kuelezewa na sheria rahisi. Sasa kanuni hii ni chombo chenye nguvu cha fikra muhimu za kisayansi. Occam mwenyewe alitunga kanuni hii kama uthibitisho wa kuwepo kwa Mungu. Kwao, kwa maoni yake, kila kitu kinaweza kuelezewa bila kuanzisha chochote kipya.
Ikiwa imeundwa upya katika lugha ya nadharia ya habari, kanuni ya Kiwembe ya Occam inasema kwamba ujumbe sahihi zaidi ni ujumbe wa urefu wa chini zaidi.
Albert Einstein alirekebisha kanuni ya Wembe wa Occam kama ifuatavyo: “Kila kitu kinapaswa kurahisishwa iwezekanavyo, lakini si zaidi.”
3. Kuhusu mwanzo wa uelewa wa wanadamu na uwasilishaji wa mchanganyiko wa thermonuclear kwenye Jua
Kwa muda mrefu, wenyeji wote wa Dunia walielewa ukweli kwamba Jua huwasha Dunia, lakini vyanzo vya nishati ya jua vilibaki wazi kwa kila mtu. Mnamo 1848, Robert Mayer aliweka mbele nadharia ya meteorite, kulingana na ambayo Jua huwashwa na mabomu ya meteorites. Hata hivyo, kwa idadi hiyo muhimu ya vimondo, Dunia pia ingepata joto sana; kwa kuongezea, tabaka za kijiolojia za dunia zingejumuisha hasa vimondo; hatimaye, wingi wa Jua ulipaswa kuongezeka, na hii ingeathiri harakati za sayari.
Kwa hivyo, katika nusu ya pili ya karne ya 19, watafiti wengi walizingatia nadharia inayokubalika zaidi iliyotengenezwa na Helmholtz (1853) na Lord Kelvin, ambaye alipendekeza kuwa Jua huwashwa kwa sababu ya mgandamizo wa polepole wa mvuto ("utaratibu wa Kelvin-Helmholtz"). Mahesabu kulingana na utaratibu huu yalikadiria umri wa juu wa Jua kuwa miaka milioni 20, na wakati ambao Jua lingetoka kama si zaidi ya milioni 15 Walakini, nadharia hii ilipingana na data ya kijiolojia juu ya umri wa miamba, ambayo iliashiria takwimu za juu sana. Kwa mfano, Charles Darwin alibainisha kuwa mmomonyoko wa amana za Vendian uliendelea kwa angalau miaka milioni 300. Hata hivyo, ensaiklopidia ya Brockhaus na Efron inachukulia kielelezo cha mvuto kuwa pekee kinachokubalika.
Ni katika karne ya 20 tu ndipo suluhisho "sahihi" la tatizo hili lilipatikana. Rutherford awali hypothesized kwamba chanzo cha nishati ya ndani ya Jua ilikuwa kuoza kwa mionzi. Mnamo mwaka wa 1920, Arthur Eddington alipendekeza kuwa shinikizo na joto katika mambo ya ndani ya Jua ni kubwa sana kwamba athari za nyuklia zinaweza kutokea huko, ambapo nuclei ya hidrojeni (protoni) huunganishwa kwenye kiini cha heliamu-4. Kwa kuwa wingi wa mwisho ni chini ya jumla ya wingi wa protoni nne za bure, basi ni sehemu ya misa katika majibu haya, kulingana na formula ya Einstein. E = mc 2, inageuka kuwa nishati. Ukweli kwamba hidrojeni inatawala katika muundo wa Jua ilithibitishwa mnamo 1925 na Cecilia Payne.
Nadharia ya muunganisho wa nyuklia ilianzishwa katika miaka ya 1930 na wanaastrofizikia Chandrasekhar na Hans Bethe. Bethe alihesabu kwa undani athari mbili kuu za thermonuclear ambazo ni vyanzo vya nishati ya jua. Mwishowe, mnamo 1957, kazi ya Margaret Burbridge "Muundo wa Vipengele katika Nyota" ilionekana, ambayo ilionyeshwa na kupendekeza kwamba vitu vingi kwenye Ulimwengu viliibuka kama matokeo ya nucleosynthesis inayotokea kwenye nyota.
4. Uchunguzi wa anga wa Jua
Kazi za kwanza za Eddington kama mwanaastronomia zilihusiana na utafiti wa mienendo ya nyota na muundo wa mifumo ya nyota. Lakini sifa yake kuu ni kwamba aliunda nadharia ya muundo wa ndani wa nyota. Kupenya kwa kina ndani ya kiini cha uzushi na ustadi wa njia za hesabu ngumu za hesabu iliruhusu Eddington kupata matokeo kadhaa ya kimsingi katika maeneo kama ya unajimu kama muundo wa ndani wa nyota, hali ya vitu vya nyota, harakati na usambazaji wa nyota. katika Galaxy.
Eddington alihesabu kipenyo cha nyota zingine nyekundu na kuamua msongamano wa satelaiti ndogo ya nyota Sirius - iligeuka kuwa ya juu sana. Kazi ya Eddington ya kuamua msongamano wa nyota ilitoa msukumo kwa ajili ya maendeleo ya fizikia ya gesi yenye nguvu zaidi (iliyoharibika). Eddington alikuwa mkalimani mzuri wa nadharia ya jumla ya uhusiano wa Einstein. Alifanya jaribio la kwanza la majaribio ya mojawapo ya athari zilizotabiriwa na nadharia hii: kupotoshwa kwa miale ya mwanga katika uwanja wa mvuto wa nyota kubwa. Aliweza kufanya hivyo wakati wa kupatwa kamili kwa Jua mwaka wa 1919. Pamoja na wanasayansi wengine, Eddington aliweka misingi ya ujuzi wa kisasa kuhusu muundo wa nyota.
5. Mchanganyiko wa thermonuclear - mwako!?
Ni nini, kwa kuibua, mchanganyiko wa thermonuclear? Kimsingi ni mwako. Lakini ni wazi kuwa hii ni mwako wa nguvu ya juu sana kwa kitengo cha nafasi. Na ni wazi kuwa hii sio mchakato wa oxidation. Hapa, katika mchakato wa mwako, vipengele vingine vinashiriki, ambavyo pia vinawaka, lakini chini ya hali maalum ya kimwili.
Hebu tukumbuke kuhusu mwako.
Mwako wa kemikali ni mchakato mgumu wa kimwili na kemikali wa kubadilisha vipengele vya mchanganyiko unaoweza kuwaka kuwa bidhaa za mwako na kutolewa kwa mionzi ya joto, mwanga na nishati ya radiant.
Mwako wa kemikali umegawanywa katika aina kadhaa za mwako.
Mwako wa subsonic (deflagration), tofauti na mlipuko na mlipuko, hutokea kwa kasi ya chini na haihusiani na uundaji wa wimbi la mshtuko. Mwako wa subsonic hujumuisha uenezi wa kawaida wa lamina na moto wenye misukosuko, wakati mwako wa juu zaidi unajumuisha ulipuaji.
Mwako umegawanywa katika mafuta na mnyororo. Mwako wa joto unategemea mmenyuko wa kemikali ambao unaweza kuendelea na kasi ya kujitegemea kutokana na mkusanyiko wa joto iliyotolewa. Mwako wa mnyororo hutokea katika baadhi ya athari za awamu ya gesi kwa shinikizo la chini.
Masharti ya kuongeza kasi ya kibinafsi ya mafuta yanaweza kutolewa kwa athari zote zilizo na athari kubwa za kutosha za joto na nguvu za uanzishaji.
Mwako unaweza kuanza moja kwa moja kama matokeo ya kujiwasha au kuanzishwa kwa kuwasha. Chini ya hali ya kudumu ya nje, mwako unaoendelea unaweza kutokea katika hali ya kusimama, wakati sifa kuu za mchakato - kiwango cha majibu, nguvu ya kutolewa kwa joto, joto na muundo wa bidhaa - hazibadilika kwa muda, au kwa hali ya mara kwa mara, wakati sifa hizi. hubadilika kulingana na maadili yao ya wastani. Kutokana na utegemezi mkubwa usio na mstari wa kiwango cha majibu kwenye joto, mwako ni nyeti sana kwa hali ya nje. Mali hii sawa ya mwako huamua kuwepo kwa modes kadhaa za stationary chini ya hali sawa (athari ya hysteresis).
Kuna mwako wa volumetric, inajulikana kwa kila mtu na mara nyingi hutumiwa katika maisha ya kila siku.
Mwako wa kueneza. Inajulikana na usambazaji tofauti wa mafuta na kioksidishaji kwenye eneo la mwako. Mchanganyiko wa vipengele hutokea katika eneo la mwako. Mfano: mwako wa hidrojeni na oksijeni katika injini ya roketi.
Mwako wa kati iliyochanganywa kabla. Kama jina linavyopendekeza, mwako hutokea katika mchanganyiko ambao mafuta na vioksidishaji vipo. Mfano: mwako wa mchanganyiko wa petroli-hewa kwenye silinda ya injini ya mwako wa ndani baada ya mchakato kuanzishwa na kuziba cheche.
Mwako usio na moto. Tofauti na mwako wa kawaida, wakati kanda za moto wa vioksidishaji na kupunguza moto zinazingatiwa, inawezekana kuunda hali ya mwako usio na moto. Mfano ni oxidation ya kichocheo ya vitu vya kikaboni kwenye uso wa kichocheo kinachofaa, kwa mfano, oxidation ya ethanol kwenye platinum nyeusi.
Kuvuta moshi. Aina ya mwako ambayo hakuna mwako hutengenezwa na eneo la mwako huenea polepole kwenye nyenzo. Uvutaji wa moshi kwa kawaida hutokea katika nyenzo zenye vinyweleo au nyuzinyuzi ambazo zina kiwango cha juu cha hewa au zilizowekwa na vioksidishaji.
Mwako wa asili. Mwako wa kujitegemea. Neno hili linatumika katika teknolojia za uchomaji taka. Uwezekano wa mwako wa asili (kujitegemea) wa taka unatambuliwa na maudhui ya juu ya vipengele vya ballasting: unyevu na majivu.
Moto ni eneo la nafasi ambayo mwako hutokea katika awamu ya gesi, ikifuatana na mionzi inayoonekana na (au) ya infrared.
Mwali wa kawaida ambao tunaona wakati mshumaa, nyepesi au kiberiti kinawaka, ni mkondo wa gesi moto, iliyoinuliwa wima kwa sababu ya nguvu ya mvuto ya Dunia (gesi za moto huwa na kupanda juu).
6. Mawazo ya kisasa ya kimwili na kemikali kuhusu Jua
Tabia kuu:
Muundo wa Photosphere:
Jua ni nyota kuu na ya pekee ya Mfumo wetu wa Jua, ambapo vitu vingine vya mfumo huu huzunguka: sayari na satelaiti zao, sayari ndogo na satelaiti zao, asteroids, meteoroids, comets na vumbi la cosmic. Uzito wa Jua (kinadharia) ni 99.8% ya jumla ya misa ya mfumo mzima wa jua. Mionzi ya jua inasaidia maisha duniani (photons ni muhimu kwa hatua za awali za mchakato wa photosynthesis) na huamua hali ya hewa.
Kulingana na uainishaji wa spectral, Jua ni la aina ya G2V ("kibete cha manjano"). Joto la uso wa Jua hufikia 6000 K, kwa hivyo Jua huangaza kwa karibu mwanga mweupe, lakini kwa sababu ya kutawanyika kwa nguvu na kunyonya kwa sehemu ya mawimbi fupi ya wigo na anga ya Dunia, mwanga wa moja kwa moja wa Jua kwenye uso wa Dunia. sayari yetu hupata tint fulani ya njano.
Wigo wa jua una mistari ya metali ionized na neutral, pamoja na hidrojeni ionized. Kuna takriban nyota milioni 100 za G2 katika galaksi yetu ya Milky Way. Zaidi ya hayo, 85% ya nyota katika galaksi yetu ni nyota zisizo na mwangaza kuliko Jua (wengi wao ni vibete nyekundu, ambazo ziko mwishoni mwa mzunguko wao wa mageuzi). Kama nyota zote kuu za mfuatano, Jua hutoa nishati kupitia muunganisho wa thermonuclear.
Mionzi kutoka kwa Jua ndio chanzo kikuu cha nishati Duniani. Nguvu yake ina sifa ya mara kwa mara ya jua - kiasi cha nishati kupita katika eneo la kitengo cha perpendicular kwa miale ya jua. Kwa umbali wa kitengo kimoja cha astronomia (yaani, katika mzunguko wa Dunia), hii mara kwa mara ni takriban 1370 W/m2.
Kupitia angahewa ya dunia, mionzi ya jua hupoteza takriban 370 W/m2 katika nishati, na 1000 W/m2 pekee hufika kwenye uso wa dunia (katika hali ya hewa ya wazi na wakati Jua liko kwenye kilele chake). Nishati hii inaweza kutumika katika michakato mbalimbali ya asili na ya bandia. Kwa hivyo, mimea husindika katika fomu ya kemikali (oksijeni na misombo ya kikaboni) kwa kutumia photosynthesis. Kupasha joto moja kwa moja kwa miale ya jua au ubadilishaji wa nishati kwa kutumia seli za picha kunaweza kutumika kuzalisha umeme (mimea ya nishati ya jua) au kufanya kazi nyingine muhimu. Katika siku za nyuma, nishati iliyohifadhiwa katika mafuta na aina nyingine za mafuta ya mafuta pia ilipatikana kupitia photosynthesis.
Jua ni nyota inayofanya kazi kwa sumaku. Ina uwanja wa sumaku wenye nguvu ambao hutofautiana kwa nguvu kwa wakati, kubadilisha mwelekeo takriban kila baada ya miaka 11 wakati wa kiwango cha juu cha jua. Tofauti katika uwanja wa sumaku wa Jua husababisha athari anuwai, jumla ya ambayo inaitwa shughuli za jua na inajumuisha matukio kama vile jua, miali ya jua, tofauti za upepo wa jua, nk, na Duniani husababisha auroras juu na latitudo za kati na dhoruba za geomagnetic, ambazo huathiri vibaya uendeshaji wa mawasiliano, njia za kupitisha umeme, na pia huathiri vibaya viumbe hai, na kusababisha maumivu ya kichwa na afya mbaya kwa watu (watu nyeti kwa dhoruba za sumaku). Jua ni nyota ndogo ya kizazi cha tatu (idadi ya watu I) yenye maudhui ya juu ya chuma, yaani, iliundwa kutoka kwa mabaki ya nyota za kizazi cha kwanza na cha pili (idadi ya watu III na II, kwa mtiririko huo).
Umri wa sasa wa Jua (kwa usahihi zaidi, wakati wa kuwepo kwake kwenye mlolongo kuu), inakadiriwa kutumia mifano ya kompyuta ya mageuzi ya nyota, ni takriban miaka bilioni 4.57.
Mzunguko wa maisha ya Jua. Inaaminika kuwa Jua lilifanyiza takriban miaka bilioni 4.59 iliyopita, wakati mgandamizo wa haraka wa mvuto wa wingu la hidrojeni ya molekuli ulisababisha kuundwa kwa aina ya nyota ya 1 T Tauri katika eneo letu la Galaxy.
Nyota kubwa kama Jua inapaswa kuwepo kwenye mlolongo mkuu kwa jumla ya miaka bilioni 10. Kwa hivyo, Jua sasa liko katikati ya mzunguko wa maisha yake. Katika hatua ya sasa, athari za thermonuclear zinafanyika katika msingi wa jua, kubadilisha hidrojeni kuwa heliamu. Kila sekunde katika kiini cha Jua, takriban tani milioni 4 za maada hubadilishwa kuwa nishati inayong'aa, na hivyo kusababisha kuzalishwa kwa mionzi ya jua na mtiririko wa neutrinos za jua.
7. Mawazo ya kinadharia ya ubinadamu kuhusu muundo wa ndani na wa nje wa Jua
Katikati ya Jua ni msingi wa jua. Picha ni uso unaoonekana wa Jua, ambao ndio chanzo kikuu cha mionzi. Jua limezungukwa na taji ya jua, ambayo ina joto la juu sana, lakini haipatikani sana na kwa hiyo inaonekana kwa macho tu wakati wa kupatwa kwa jua kabisa.
Sehemu ya kati ya Jua yenye radius ya takriban kilomita 150,000, ambayo athari za nyuklia hutokea, inaitwa msingi wa jua. Msongamano wa dutu katika msingi ni takriban 150,000 kg/m 3 (mara 150 juu kuliko msongamano wa maji na ≈ mara 6.6 juu kuliko msongamano wa chuma nzito zaidi duniani - osmium), na joto katikati ya msingi ni zaidi ya digrii milioni 14. Uchambuzi wa kinadharia wa data uliofanywa na ujumbe wa SOHO ulionyesha kuwa katika msingi kasi ya mzunguko wa Jua kuzunguka mhimili wake ni kubwa zaidi kuliko juu ya uso. Mmenyuko wa thermonuclear ya protoni-protoni hufanyika kwenye kiini, kama matokeo ambayo heliamu-4 huundwa kutoka kwa protoni nne. Wakati huo huo, tani milioni 4.26 za suala hubadilishwa kuwa nishati kila sekunde, lakini thamani hii haina maana ikilinganishwa na wingi wa Sun - 2 · 10 27 tani.
Juu ya msingi, kwa umbali wa karibu 0.2 ... 0.7 radii ya jua kutoka katikati yake, kuna eneo la uhamisho wa mionzi ambayo hakuna harakati za macroscopic huhamishwa kwa kutumia "utoaji upya" wa fotoni.
Eneo la Convective la Jua. Karibu na uso wa Jua, mchanganyiko wa vortex wa plasma hutokea, na uhamisho wa nishati kwenye uso unatimizwa hasa na harakati za dutu yenyewe. Njia hii ya uhamishaji wa nishati inaitwa convection, na safu ya chini ya uso wa Jua, takriban 200,000 km nene, ambapo hutokea inaitwa eneo la convective. Kwa mujibu wa data ya kisasa, jukumu lake katika fizikia ya michakato ya jua ni kubwa sana, kwa kuwa ni ndani yake kwamba harakati mbalimbali za suala la jua na mashamba ya magnetic hutoka.
Angahewa ya Jua Picha (safu inayotoa mwanga) hufikia unene wa ≈320 km na kuunda uso unaoonekana wa Jua. Sehemu kuu ya mionzi ya macho (inayoonekana) ya Jua hutoka kwenye picha, lakini mionzi kutoka kwa tabaka za kina haifikii tena. Halijoto katika ulimwengu wa picha hufikia wastani wa 5800 K. Hapa, wastani wa msongamano wa gesi ni chini ya 1/1000 ya msongamano wa hewa ya dunia, na joto hupungua hadi 4800 K inapokaribia ukingo wa nje wa haidrojeni chini ya hali hiyo inabakia karibu kabisa neutral. Picha ya picha huunda uso unaoonekana wa Jua, ambayo saizi ya Jua, umbali kutoka kwa uso wa Jua, nk. Kromosphere ni ganda la nje la Jua, lenye unene wa takriban kilomita 10,000, linalozunguka photosphere. Asili ya jina la sehemu hii ya anga ya jua inahusiana na rangi yake nyekundu, inayosababishwa na ukweli kwamba wigo wake unaoonekana unaongozwa na mstari mwekundu wa H-alpha wa utoaji wa hidrojeni. Mpaka wa juu wa chromosphere hauna uso laini uliotamkwa; uzalishaji wa moto unaoitwa spicules hufanyika kila wakati kutoka kwake (kwa sababu ya hii, mwishoni mwa karne ya 19, mwanaanga wa Kiitaliano Secchi, akiangalia chromosphere kupitia darubini, akilinganisha na darubini. nyasi zinazowaka). Joto la chromosphere huongezeka kwa urefu kutoka digrii 4000 hadi 15,000.
Uzito wa chromosphere ni mdogo, hivyo mwangaza wake hautoshi kuiangalia chini ya hali ya kawaida. Lakini wakati wa kupatwa kamili kwa jua, Mwezi unapofunika picha angavu, kromosphere iliyo juu yake inaonekana na kung'aa nyekundu. Inaweza pia kuzingatiwa wakati wowote kwa kutumia vichungi maalum vya bendi nyembamba.
Korona ndio ganda la mwisho la nje la Jua. Licha ya joto lake la juu sana, kutoka digrii 600,000 hadi 2,000,000, inaonekana kwa jicho la uchi tu wakati wa kupatwa kwa jua kwa jumla, kwani msongamano wa mambo katika corona ni mdogo, na kwa hiyo mwangaza wake ni mdogo. Inapokanzwa kwa nguvu isiyo ya kawaida ya safu hii inaonekana husababishwa na athari ya magnetic na ushawishi wa mawimbi ya mshtuko. Sura ya corona inabadilika kulingana na awamu ya mzunguko wa shughuli za jua: wakati wa shughuli za kiwango cha juu ina sura ya pande zote, na kwa kiwango cha chini imeinuliwa kando ya ikweta ya jua. Kwa kuwa halijoto ya corona ni ya juu sana, hutoa mionzi mikali katika safu za ultraviolet na x-ray. Minururisho hii haipiti angahewa la dunia, lakini hivi karibuni imewezekana kuichunguza kwa kutumia vyombo vya anga. Mionzi hutokea kwa usawa katika maeneo tofauti ya corona. Kuna maeneo ya moto na yenye utulivu, pamoja na mashimo ya coronal yenye joto la chini la digrii 600,000, ambayo mistari ya shamba la sumaku huenea kwenye nafasi. Usanidi huu wa sumaku ("wazi") huruhusu chembe kutoroka Jua bila kizuizi, kwa hivyo upepo wa jua hutolewa "zaidi" kutoka kwa mashimo ya mwamba.
Upepo wa jua unapita kutoka sehemu ya nje ya taji ya jua - mkondo wa chembe za ionized (hasa protoni, elektroni na α-chembe), kuwa na kasi ya 300 ... 1200 km / s na kuenea, na kupungua kwa taratibu wiani, kwa mipaka ya heliosphere.
Kwa kuwa plasma ya jua ina conductivity ya juu ya umeme, mikondo ya umeme na, kwa sababu hiyo, mashamba ya sumaku yanaweza kutokea ndani yake.
8. Matatizo ya kinadharia ya muunganisho wa thermonuclear kwenye Jua
Tatizo la neutrinos za jua. Athari za nyuklia zinazotokea katika kiini cha Jua husababisha kuundwa kwa idadi kubwa ya neutrino za elektroni. Wakati huo huo, vipimo vya flux ya neutrino Duniani, ambayo imekuwa ikifanywa mfululizo tangu mwishoni mwa miaka ya 1960, imeonyesha kuwa idadi ya neutrino za elektroni za jua zilizorekodiwa hapo ni takriban mara mbili hadi tatu chini ya ilivyotabiriwa na modeli ya kawaida ya jua. ambayo inaelezea michakato katika Jua. Tofauti hii kati ya majaribio na nadharia iliitwa "tatizo la neutrino ya jua" na ilikuwa moja ya siri za fizikia ya jua kwa zaidi ya miaka 30. Hali ilikuwa ngumu na ukweli kwamba neutrinos huingiliana kwa unyonge sana na maada, na kuunda kigunduzi cha neutrino ambacho kinaweza kupima kwa usahihi flux ya neutrino hata kwa nguvu kama vile kutoka kwa Jua ni kazi ngumu ya kisayansi.
Njia mbili kuu za kutatua tatizo la neutrino za jua zimependekezwa. Kwanza, iliwezekana kurekebisha mfano wa Jua kwa njia ya kupunguza makadirio ya joto katika msingi wake na, kwa hiyo, flux ya neutrinos iliyotolewa na Sun. Pili, inaweza kuzingatiwa kuwa sehemu ya neutrino za elektroni zinazotolewa na msingi wa jua, wakati wa kusonga kuelekea Dunia, hubadilika kuwa neutrinos za vizazi vingine ambazo hazijagunduliwa na vigunduzi vya kawaida (muon na tau neutrinos). Leo, wanasayansi wana mwelekeo wa kuamini kwamba njia ya pili ni sahihi zaidi. Ili kuwe na mabadiliko kutoka kwa aina moja ya neutrino hadi nyingine - kinachojulikana kama "neutrino oscillations" - neutrino lazima iwe na misa isiyo ya sifuri. Sasa imeanzishwa kuwa hii inaonekana kuwa kweli. Mnamo 2001, aina zote tatu za neutrino za jua ziligunduliwa moja kwa moja kwenye Kiangalizi cha Sudbury Neutrino na jumla ya mtiririko wao ulionyeshwa kuwa unalingana na muundo wa kawaida wa jua. Wakati huo huo, karibu theluthi moja tu ya neutrinos zinazofika Duniani zinageuka kuwa elektroni. Kiasi hiki kinalingana na nadharia, ambayo inatabiri mpito wa neutrinos za elektroni hadi neutrino za kizazi kingine katika utupu (kwa kweli "neutrino oscillations") na katika suala la jua ("athari ya Mikheev-Smirnov-Wolfenstein"). Kwa hivyo, shida ya neutrino za jua sasa inaonekana kutatuliwa.
Tatizo la joto la Corona. Juu ya uso unaoonekana wa Jua (photosphere), ambayo ina joto la karibu 6,000 K, kuna corona ya jua, yenye joto la zaidi ya 1,000,000 K. Inaweza kuonyeshwa kwamba mtiririko wa moja kwa moja wa joto kutoka kwa photosphere sio. kutosha kusababisha joto la juu la corona.
Inachukuliwa kuwa nishati ya kupokanzwa corona hutolewa na miondoko ya misukosuko ya eneo la subphotospheric convective. Katika kesi hii, mifumo miwili imependekezwa kwa uhamishaji wa nishati kwa corona. Kwanza, hii ni inapokanzwa kwa mawimbi - mawimbi ya sauti na magnetohydrodynamic yanayotokana na ukanda wa convective wenye msukosuko huenea ndani ya corona na hutawanywa huko, wakati nishati yao inabadilishwa kuwa nishati ya joto ya plasma ya coronal. Njia mbadala ni inapokanzwa kwa sumaku, ambayo nishati ya sumaku inayoendelea kutolewa na mwendo wa picha hutolewa kupitia uunganisho wa uwanja wa sumaku kwa njia ya miale mikubwa ya jua au idadi kubwa ya miale ndogo.
Kwa sasa haijulikani ni aina gani ya mawimbi hutoa njia madhubuti ya kupokanzwa corona. Inaweza kuonyeshwa kuwa mawimbi yote, isipokuwa mawimbi ya magnetohydrodynamic Alfvén, yanatawanyika au yanaakisiwa kabla ya kufika kwenye corona, huku kugawanyika kwa mawimbi ya Alfvén kwenye corona ni vigumu. Kwa hiyo, watafiti wa kisasa wamezingatia mawazo yao juu ya utaratibu wa kupokanzwa kwa njia ya miali ya jua. Mmoja wa wagombea wanaowezekana wa vyanzo vya joto vya corona anaendelea kutokea milipuko midogo, ingawa ufafanuzi wa mwisho juu ya suala hili bado haujapatikana.
P.S. Baada ya kusoma kuhusu "Matatizo ya kinadharia ya mchanganyiko wa thermonuclear kwenye Jua", unahitaji kukumbuka kuhusu "Razor ya Occam". Hapa, maelezo ya matatizo ya kinadharia yanatumia kwa uwazi maelezo ya kinadharia yaliyotungwa, yasiyo na mantiki.
9. Aina za mafuta ya thermonuclear. Mafuta ya nyuklia
Muunganisho wa thermonuclear unaodhibitiwa (CTF) ni usanisi wa viini vizito zaidi vya atomiki kutoka kwa nyepesi ili kupata nishati, ambayo, tofauti na muunganisho wa nyuklia unaolipuka (hutumiwa katika silaha za thermonuclear), ni ya asili inayodhibitiwa. Mchanganyiko wa nyuklia unaodhibitiwa hutofautiana na nishati ya nyuklia ya jadi kwa kuwa mwisho hutumia mmenyuko wa kuoza, wakati ambapo nuclei nyepesi hutolewa kutoka kwa nuclei nzito. Athari kuu za nyuklia zinazopangwa kutumika kufikia muunganisho unaodhibitiwa wa nyuklia zitatumia deuterium (2 H) na tritium (3 H), na kwa muda mrefu heliamu-3 (3 He) na boroni-11 (11 B)
Aina za athari. Mwitikio wa muunganisho ni kama ifuatavyo: viini viwili au zaidi vya atomiki vinachukuliwa na, kwa kutumia nguvu fulani, vinawekwa pamoja karibu sana hivi kwamba nguvu zinazofanya kazi kwa umbali kama huo hushinda nguvu za kurudisha nyuma kwa Coulomb kati ya viini vilivyojaa sawa, na kusababisha kuundwa kwa kiini kipya. Itakuwa na misa ndogo kidogo kuliko jumla ya wingi wa nuclei ya awali, na tofauti inakuwa nishati, ambayo hutolewa wakati wa majibu. Kiasi cha nishati iliyotolewa kinaelezewa na formula inayojulikana E = mc 2. Viini vyepesi vya atomiki ni rahisi zaidi kuleta pamoja kwa umbali unaotakiwa, kwa hivyo hidrojeni - kipengele kingi zaidi katika Ulimwengu - ndiyo mafuta bora zaidi ya mmenyuko wa muunganisho.
Imegunduliwa kuwa mchanganyiko wa isotopu mbili za hidrojeni, deuterium na tritium, unahitaji kiwango kidogo cha nishati kwa mmenyuko wa muunganisho ikilinganishwa na nishati iliyotolewa wakati wa majibu. Hata hivyo, ingawa deuterium-tritium (D-T) ni somo la utafiti mwingi wa muunganisho, kwa vyovyote si mafuta pekee yanayoweza kutokea. Mchanganyiko mwingine unaweza kuwa rahisi zaidi kutengeneza; majibu yao yanaweza kudhibitiwa kwa uhakika zaidi, au, muhimu zaidi, kutoa neutroni chache. Ya kufurahisha zaidi ni ile inayoitwa "neutron-bure" athari, kwani utumiaji mzuri wa mafuta kama hayo katika viwanda utamaanisha kutokuwepo kwa uchafuzi wa muda mrefu wa mionzi wa vifaa na muundo wa kinu, ambayo, kwa upande wake, inaweza kuwa na athari chanya. juu ya maoni ya umma na gharama ya jumla ya uendeshaji wa kinu, kwa kiasi kikubwa kupunguza gharama za uondoaji wake. Shida inabaki kuwa athari za usanisi kwa kutumia mafuta mbadala ni ngumu zaidi kudumisha, kwa hivyo majibu ya D-T inachukuliwa kuwa hatua ya kwanza tu.
Mpango wa mmenyuko wa deuterium-tritium. Mchanganyiko unaodhibitiwa unaweza kutumia aina tofauti za athari za muunganisho kulingana na aina ya mafuta yanayotumiwa.
Mwitikio rahisi zaidi wa kutekeleza ni deuterium + tritium:
2 H + 3 H = 4 Yeye + n yenye pato la nishati ya 17.6 MeV.
Mwitikio huu unawezekana kwa urahisi zaidi kutoka kwa mtazamo wa teknolojia za kisasa, hutoa mavuno makubwa ya nishati, na vipengele vya mafuta ni nafuu. Hasara yake ni kutolewa kwa mionzi ya neutron isiyohitajika.
Viini viwili: deuterium na tritium huungana na kuunda kiini cha heliamu (chembe ya alpha) na neutroni yenye nishati nyingi.
Mwitikio - deuterium + heliamu-3 ni ngumu zaidi, kwa kikomo cha kile kinachowezekana, kutekeleza athari ya deuterium + heliamu-3:
2 H + 3 Yeye = 4 Yeye + uk yenye pato la nishati ya 18.3 MeV.
Masharti ya kuifanikisha ni ngumu zaidi. Heli-3 pia ni isotopu adimu na ya gharama kubwa sana. Kwa sasa haijazalishwa kwa kiwango cha viwanda.
Mwitikio kati ya viini vya deuterium (D-D, monopropellant).
Matendo kati ya viini vya deuterium pia yanawezekana; ni magumu kidogo kuliko miitikio inayohusisha heliamu-3.
Athari hizi huendelea polepole sambamba na mmenyuko wa deuterium + heliamu-3, na tritium na heliamu-3 zilizoundwa wakati wao zinaweza kuguswa mara moja na deuterium.
Aina zingine za athari. Aina zingine za athari pia zinawezekana. Uchaguzi wa mafuta hutegemea mambo mengi - upatikanaji wake na gharama ya chini, pato la nishati, urahisi wa kufikia hali zinazohitajika kwa mmenyuko wa mchanganyiko wa thermonuclear (hasa joto), sifa za kubuni muhimu za reactor, nk.
Majibu ya "Neutronless". Ya kuahidi zaidi ni kinachojulikana. Miitikio "isiyo na nyutroni", kwa kuwa mtiririko wa nyutroni unaotokana na muunganisho wa thermonuclear (kwa mfano, katika mmenyuko wa deuterium-tritium) hubeba sehemu kubwa ya nishati na hutoa mionzi inayosababishwa katika muundo wa reactor. Mmenyuko wa deuterium - heli-3 ni mzuri kwa sababu ya ukosefu wa mavuno ya neutroni.
10. Mawazo ya classical kuhusu masharti ya utekelezaji. muunganisho wa thermonuclear na vinu vya muunganisho vinavyodhibitiwa
TOKAMAK (CHEMBA ya TOroidal yenye COILS MAGNETIC) ni usakinishaji wa toroidal kwa kufungwa kwa plasma ya sumaku. Plasma haifanyiki na kuta za chumba, ambazo haziwezi kuhimili joto lake, lakini kwa shamba la sumaku iliyoundwa mahsusi. Kipengele maalum cha TOKAMAK ni matumizi ya mkondo wa umeme unaopita kupitia plasma ili kuunda uwanja wa poloidal muhimu kwa usawa wa plasma.
TCB inawezekana ikiwa vigezo viwili vinatimizwa kwa wakati mmoja:
- joto la plasma lazima liwe zaidi ya 100,000,000 K;
- kufuata kigezo cha Lawson: n · t> 5·10 19 cm –3 s (kwa majibu ya D-T),
Wapi n- wiani wa plasma ya joto la juu; t- Wakati wa kuhifadhi plasma kwenye mfumo.
Inaaminika kinadharia kwamba kiwango cha mmenyuko fulani wa thermonuclear inategemea thamani ya vigezo hivi viwili.
Kwa sasa, muunganisho wa nyuklia unaodhibitiwa bado haujatekelezwa kwa kiwango cha viwanda. Ingawa katika nchi zilizoendelea, kwa ujumla, vinu kadhaa vya nyuklia vinavyodhibitiwa vimejengwa, haviwezi kutoa muunganisho unaodhibitiwa wa thermonuclear. Ujenzi wa kinu cha kimataifa cha utafiti ITER uko katika hatua zake za awali.
Miradi miwili ya msingi ya kutekeleza muunganisho wa nyuklia unaodhibitiwa inazingatiwa.
Mifumo ya Quasi-stationary. Inapokanzwa na kufungwa kwa plasma hufanywa na shamba la sumaku kwa shinikizo la chini na joto la juu. Kwa kusudi hili, reactors hutumiwa kwa namna ya TOKAK, stellarators, mitego ya kioo na torsatroni, ambayo hutofautiana katika usanidi wa shamba la magnetic. Reactor ya ITER ina usanidi wa TOKAMAK.
Mifumo ya mapigo. Katika mifumo kama hiyo, CTS inafanywa kwa kupokanzwa kwa ufupi shabaha ndogo zilizo na deuterium na tritium kwa leza yenye nguvu zaidi au mipigo ya ioni. Mionzi kama hiyo husababisha mlolongo wa milipuko ndogo ya thermonuclear.
Utafiti juu ya aina ya kwanza ya reactor ya nyuklia imeendelezwa zaidi kuliko ya pili. Katika fizikia ya nyuklia, wakati wa kusoma mchanganyiko wa thermonuclear, mtego wa sumaku hutumiwa kuwa na plasma kwa kiasi fulani. Mtego wa magnetic umeundwa ili kuweka plasma kutoka kwa kuwasiliana na vipengele vya reactor ya thermonuclear, i.e. hutumika kimsingi kama kihami joto. Kanuni ya kufungiwa inatokana na mwingiliano wa chembe zinazochajiwa na uga wa sumaku, yaani kwenye mzunguko wa chembe zilizochajiwa karibu na mistari ya uga wa sumaku. Kwa bahati mbaya, plasma ya sumaku haina msimamo sana na inaelekea kuondoka kwenye uwanja wa sumaku. Kwa hiyo, ili kuunda mtego wa ufanisi wa magnetic, umeme wenye nguvu zaidi hutumiwa, ukitumia kiasi kikubwa cha nishati.
Inawezekana kupunguza ukubwa wa reactor ya fusion ikiwa inatumia mbinu tatu za kuunda mmenyuko wa fusion wakati huo huo.
Usanisi wa inertial. Washa vibonge vidogo vya mafuta ya deuterium-tritium na leza ya trilioni 500 (5·10 14) W. Mpigo huu mkubwa, mfupi sana wa s10 -8 husababisha vidonge vya mafuta kulipuka, na kusababisha kuzaliwa kwa nyota ndogo kwa sekunde moja. Lakini mmenyuko wa nyuklia hauwezi kupatikana juu yake.
Wakati huo huo tumia Z-mashine na TOKAMAK. Z-mashine inafanya kazi tofauti kuliko laser. Inapita kwenye mtandao wa nyaya ndogo zinazozunguka kibonge cha mafuta chaji yenye nguvu ya wati nusu trilioni 5 · 10 11 W.
Reactor za kizazi cha kwanza zinaweza kukimbia kwenye mchanganyiko wa deuterium na tritium. Neutroni zinazoonekana wakati wa mmenyuko zitafyonzwa na ngao ya reactor, na joto linalozalishwa litatumika kupasha joto kipozezi kwenye kibadilisha joto, na nishati hii, kwa upande wake, itatumika kuzungusha jenereta.
Kuna, kwa nadharia, aina mbadala za mafuta ambazo hazina hasara hizi. Lakini matumizi yao yanazuiwa na kizuizi cha kimsingi cha mwili. Ili kupata nishati ya kutosha kutokana na mmenyuko wa fusion, ni muhimu kudumisha plasma yenye kutosha kwa joto la mchanganyiko (10 8 K) kwa muda fulani.
Kipengele hiki cha msingi cha muunganisho kinaelezewa na bidhaa ya wiani wa plasma n kwa muda wa maudhui ya plasma yenye joto τ, ambayo inahitajika kufikia kiwango cha usawa. Kazi nτ inategemea aina ya mafuta na ni kazi ya joto la plasma. Kati ya aina zote za mafuta, mchanganyiko wa deuterium-tritium unahitaji thamani ya chini kabisa nτ kwa angalau mpangilio wa ukubwa, na joto la chini kabisa la mmenyuko kwa angalau mara 5. Kwa hivyo, mmenyuko wa D-T ni hatua ya kwanza ya lazima, lakini matumizi ya mafuta mengine bado ni lengo muhimu la utafiti.
11. Mmenyuko wa fusion kama chanzo cha umeme cha viwandani
Nishati ya mseto inazingatiwa na watafiti wengi kama chanzo cha nishati "asili" kwa muda mrefu. Watetezi wa matumizi ya kibiashara ya vinu vya muunganisho kwa ajili ya uzalishaji wa umeme wanataja hoja zifuatazo kwa niaba yao:
- hifadhi ya mafuta isiyoweza kuharibika (hidrojeni);
- mafuta yanaweza kutolewa kutoka kwa maji ya bahari kwenye pwani yoyote ya dunia, ambayo inafanya kuwa haiwezekani kwa moja au kundi la nchi kuhodhi mafuta;
- kutowezekana kwa mmenyuko usio na udhibiti wa awali;
- kutokuwepo kwa bidhaa za mwako;
- hakuna haja ya kutumia nyenzo ambazo zingeweza kutumika kutengeneza silaha za nyuklia, na hivyo kuondoa visa vya hujuma na ugaidi;
- Ikilinganishwa na vinu vya nyuklia, kiasi kidogo cha taka ya mionzi na nusu ya maisha mafupi hutolewa.
Tondo iliyojaa deuterium inakadiriwa kutoa nishati sawa na tani 20 za makaa ya mawe. Ziwa la ukubwa wa wastani linaweza kutoa nchi yoyote nishati kwa mamia ya miaka. Walakini, inapaswa kuzingatiwa kuwa vinu vya utafiti vilivyopo vimeundwa ili kufikia athari ya moja kwa moja ya deuterium-tritium (DT), mzunguko wa mafuta ambao unahitaji matumizi ya lithiamu kutoa tritium, wakati madai ya nishati isiyoweza kumalizika yanarejelea matumizi ya deuterium- mmenyuko wa deuterium (DD) katika kizazi cha pili cha mitambo.
Kama vile mmenyuko wa fission, mmenyuko wa muunganisho hautoi utoaji wa hewa ya kaboni dioksidi, ambayo ni mchangiaji mkuu wa ongezeko la joto duniani. Hii ni faida kubwa, kwa kuwa matumizi ya nishati ya mafuta kuzalisha umeme ina maana kwamba, kwa mfano, Marekani inazalisha kilo 29 za CO 2 (moja ya gesi kuu ambayo inaweza kuchukuliwa kuwa sababu ya ongezeko la joto duniani) kwa kila mkazi wa Marekani kwa siku. .
12. Tayari kuna mashaka
Nchi za Jumuiya ya Ulaya hutumia takriban euro milioni 200 kila mwaka kwa utafiti, na inatabiriwa kwamba itachukua miongo kadhaa zaidi kabla ya matumizi ya kiviwanda ya muunganisho wa nyuklia kuwezekana. Watetezi wa vyanzo mbadala vya umeme wanaamini kwamba itakuwa sahihi zaidi kutumia fedha hizi kuanzisha vyanzo vya umeme vinavyoweza kurejeshwa.
Kwa bahati mbaya, licha ya matumaini yaliyoenea (tangu miaka ya 1950, wakati utafiti wa kwanza ulipoanza), vikwazo muhimu kati ya uelewa wa leo wa michakato ya muunganisho wa nyuklia, uwezo wa kiteknolojia na matumizi ya vitendo ya muunganisho wa nyuklia bado haujashindwa, haijulikani hata ni kwa kiwango gani huko. inaweza kuwa Ni faida ya kiuchumi kuzalisha umeme kwa kutumia mchanganyiko wa thermonuclear. Ingawa maendeleo katika utafiti ni ya mara kwa mara, watafiti wanakabiliwa na changamoto mpya kila mara. Kwa mfano, changamoto ni kutengeneza nyenzo inayoweza kustahimili mlipuko wa nyutroni, ambayo inakadiriwa kuwa kali mara 100 zaidi ya vinu vya nyuklia vya jadi.
13. Wazo la kawaida la hatua zinazokuja katika uundaji wa kinu inayodhibitiwa ya nyuklia.
Hatua zifuatazo zinajulikana katika utafiti.
Hali ya usawa au "kupita": wakati jumla ya nishati iliyotolewa wakati wa mchakato wa usanisi ni sawa na jumla ya nishati inayotumiwa kuanza na kudumisha majibu. Uwiano huu umewekwa alama na ishara Q. Usawa wa majibu ulionyeshwa katika JET nchini Uingereza mwaka 1997. Baada ya kutumia MW 52 za umeme kuipasha moto, wanasayansi walipata pato la umeme ambalo lilikuwa MW 0.2 zaidi ya ile iliyotumika. (Unahitaji kuangalia data hii mara mbili!)
Plasma mkali: hatua ya kati ambayo mmenyuko utasaidiwa hasa na chembe za alfa zinazozalishwa wakati wa majibu, badala ya joto la nje.
Q≈ 5. Hatua ya kati bado haijapatikana.
Kuwasha: mmenyuko thabiti unaojitegemeza. Inapaswa kupatikana kwa viwango vya juu Q. Bado haijafikiwa.
Hatua inayofuata katika utafiti inapaswa kuwa ITER, Reactor ya Majaribio ya Kimataifa ya Thermonuclear. Katika Reactor hii imepangwa kusoma tabia ya plasma yenye joto la juu (plasma inayowaka na Q≈ 30) na vifaa vya kimuundo kwa reactor ya viwanda.
Awamu ya mwisho ya utafiti itakuwa DEMO: mfano wa kinu cha viwandani ambapo uwashaji utapatikana na ufaafu wa vitendo wa nyenzo mpya utaonyeshwa. Utabiri wa matumaini zaidi kwa kukamilika kwa awamu ya DEMO: miaka 30. Kwa kuzingatia muda uliokadiriwa wa ujenzi na uagizaji wa reactor ya viwandani, tunatenganishwa na ≈ miaka 40 kutoka kwa matumizi ya viwandani ya nishati ya nyuklia.
14. Yote haya yanahitaji kufikiriwa
Dazeni, na labda mamia ya vinu vya majaribio vya nyuklia vya ukubwa mbalimbali vimejengwa duniani kote. Wanasayansi wanakuja kufanya kazi, washa reactor, majibu hutokea haraka, wanaonekana kuizima, na kukaa na kufikiri. Sababu ni nini? Nini cha kufanya baadaye? Na hivyo kwa miongo kadhaa, bila mafanikio.
Kwa hivyo, hapo juu iliainishwa historia ya uelewa wa mwanadamu juu ya muunganisho wa nyuklia kwenye Jua na historia ya mafanikio ya mwanadamu katika kuunda kinu kinachodhibitiwa cha thermonuclear.
Safari ndefu imesafirishwa na mengi yamefanywa kufikia lengo la mwisho. Lakini, kwa bahati mbaya, matokeo ni hasi. Kinu cha nyuklia kinachodhibitiwa hakijaundwa. Miaka mingine 30...40 na ahadi za wanasayansi zitatimizwa. Je, kutakuwa na? Miaka 60 hakuna matokeo. Kwa nini inapaswa kutokea katika 30 ... miaka 40, na si katika miaka mitatu?
Kuna wazo lingine kuhusu muunganisho wa thermonuclear kwenye Jua. Ni mantiki, rahisi na inaongoza kwa matokeo chanya. Huu ni ugunduzi wa V.F. Vlasova. Shukrani kwa ugunduzi huu, hata TOKAMAK zinaweza kufanya kazi katika siku za usoni.
15. Mtazamo mpya wa asili ya muunganisho wa thermonuclear kwenye Jua na uvumbuzi "Njia ya muunganisho wa thermonuclear unaodhibitiwa na kinu kinachodhibitiwa cha thermonuclear kwa ajili ya kutekeleza muunganisho unaodhibitiwa wa thermonuclear"
Kutoka kwa mwandishi. Ugunduzi huu na uvumbuzi ni karibu miaka 20. Nilikuwa na mashaka kwa muda mrefu kwamba nilikuwa nimepata njia mpya ya kutekeleza muunganisho wa nyuklia na kinu kipya cha thermonuclear kutekeleza. Nimetafiti na kusoma mamia ya kazi katika uwanja wa muunganisho wa thermonuclear. Wakati na habari iliyochakatwa ilinishawishi kuwa nilikuwa kwenye njia sahihi.
Kwa mtazamo wa kwanza, uvumbuzi ni rahisi sana na haufanani kabisa na reactor ya majaribio ya thermonuclear ya aina ya TOKAK. Katika maoni ya kisasa ya mamlaka ya sayansi ya TOKAMK, huu ndio uamuzi sahihi pekee na hauwezi kujadiliwa. Miaka 60 ya wazo la reactor ya thermonuclear. Lakini matokeo mazuri - reactor ya thermonuclear inayofanya kazi na mchanganyiko wa thermonuclear TOKAMAK imeahidiwa tu katika 30 ... miaka 40. Pengine, ikiwa hakuna matokeo mazuri ya kweli kwa miaka 60, basi njia iliyochaguliwa ya ufumbuzi wa kiufundi kwa wazo - kuundwa kwa reactor iliyodhibitiwa ya thermonuclear - kuiweka kwa upole, sio sahihi, au sio kweli ya kutosha. Hebu tujaribu kuonyesha kwamba kuna ufumbuzi mwingine wa wazo hili kulingana na ugunduzi wa mchanganyiko wa nyuklia kwenye Jua, na inatofautiana na mawazo yanayokubaliwa kwa ujumla.
Ufunguzi. Wazo kuu la ugunduzi ni rahisi sana na lina mantiki, na ndivyo hivyo athari za nyuklia hutokea katika eneo la corona ya jua. Ni hapa kwamba hali muhimu za kimwili zipo kwa mmenyuko wa thermonuclear kutokea. Kutoka kwa Corona ya Jua, ambapo halijoto ya plasma ni takriban 1,500,000, uso wa Jua huwaka hadi K 6,000, kutoka hapa mchanganyiko wa mafuta huvukiza ndani ya taji ya jua kutoka kwenye uso unaochemka wa Jua Joto la 6,000 K linatosha kwa mchanganyiko wa mafuta kwa namna ya mvuke zinazovukiza ili kushinda nguvu ya mvuto ya Jua. Hii inalinda uso wa Jua kutokana na joto kupita kiasi na kudumisha joto lake la uso.
Karibu na eneo la mwako - taji ya jua, kuna hali ya kimwili ambayo ukubwa wa atomi unapaswa kubadilika na wakati huo huo nguvu za Coulomb zinapaswa kupungua kwa kiasi kikubwa. Baada ya kuwasiliana, atomi za mchanganyiko wa mafuta huunganisha na kuunganisha vipengele vipya na kutolewa kwa joto kubwa. Eneo hili la mwako huunda corona ya jua, ambayo nishati katika mfumo wa mionzi na jambo huingia kwenye anga ya nje. Mchanganyiko wa deuterium na tritium husaidiwa na uwanja wa sumaku wa Jua linalozunguka, ambapo huchanganywa na kuharakishwa. Pia, kutoka kwa eneo la mmenyuko wa nyuklia kwenye taji ya jua, chembe zinazochajiwa haraka za umeme, na vile vile fotoni - quanta ya uwanja wa sumakuumeme, huonekana na kusonga kwa nishati kubwa kuelekea mafuta yanayoyeyuka, hii yote huunda hali muhimu ya mwili kwa muunganisho wa thermonuclear.
Katika dhana za kitamaduni za wanafizikia, fusion ya thermonuclear, kwa sababu fulani, haijaainishwa kama mchakato wa mwako (hapa hatuna maana ya mchakato wa oxidation). Mamlaka kutoka kwa fizikia wamekuja na wazo kwamba mchanganyiko wa thermonuclear kwenye Jua hurudia mchakato wa volkeno kwenye sayari, kwa mfano, Dunia. Kwa hivyo hoja zote, mbinu ya kufanana hutumiwa. Hakuna ushahidi kwamba kiini cha sayari ya Dunia kiko katika hali ya kioevu iliyoyeyuka. Hata jiofizikia haiwezi kufikia kina kama hicho. Ukweli kwamba volkeno zipo haiwezi kuchukuliwa kuwa ushahidi wa kiini kioevu cha Dunia. Katika kina cha Dunia, hasa kwa kina kirefu, kuna michakato ya kimwili ambayo bado haijulikani kwa wanafizikia wenye mamlaka. Hakuna uthibitisho mmoja katika fizikia kwamba mchanganyiko wa thermonuclear hutokea katika kina cha nyota yoyote. Na katika bomu la nyuklia, mchanganyiko wa thermonuclear haurudii kabisa mfano katika kina cha Jua.
Baada ya uchunguzi wa uangalifu wa kuona, Jua linaonekana kama kichomeo cha spherical volumetric na inakumbusha sana mwako kwenye uso mkubwa wa dunia, ambapo kati ya mpaka wa uso na eneo la mwako (mfano wa corona ya jua) kuna pengo kupitia. ambayo mionzi ya joto hupitishwa kwenye uso wa dunia, ambayo huvukiza, kwa mfano, mafuta yaliyomwagika na mvuke huu ulioandaliwa huingia kwenye eneo la mwako.
Ni wazi kwamba juu ya uso wa Jua, mchakato huo hutokea chini ya hali tofauti za kimwili. Hali zinazofanana za kimaumbile, zinazofanana kabisa katika vigezo, zilijumuishwa katika ukuzaji wa muundo wa kinu cha nyuklia kinachodhibitiwa, maelezo mafupi na mchoro wa mpangilio ambao umewekwa katika maombi ya hataza yaliyowekwa hapa chini.
Muhtasari wa maombi ya hataza No. 2005123095/06 (026016).
"Njia ya kudhibiti muunganisho wa nyuklia na kinu kilichodhibitiwa cha thermonuclear kwa kutekeleza muunganisho unaodhibitiwa wa thermonuclear."
Ninaelezea mbinu na kanuni ya utendakazi wa kiyeyeyusha kinachodaiwa kudhibitiwa cha thermonuclear kwa ajili ya kutekeleza muunganisho unaodhibitiwa wa thermonuclear.
Mchele. 1. Mchoro wa mpangilio uliorahisishwa wa UTYAR
Katika Mtini. Kielelezo cha 1 kinaonyesha mchoro wa mpangilio wa UTYAR. Mchanganyiko wa mafuta, kwa uwiano wa 1:10, umesisitizwa hadi kilo 3000 / cm 2 na joto hadi 3000 ° C, katika ukanda. 1 huchanganya na kuingia kupitia sehemu muhimu ya pua kwenye eneo la upanuzi 2 . Katika ukanda 3 mchanganyiko wa mafuta huwashwa.
Joto la cheche la moto linaweza kuwa chochote kinachohitajika ili kuanza mchakato wa joto - kutoka 109 ... 108 K na chini, inategemea hali muhimu ya kimwili iliyoundwa.
Katika eneo la joto la juu 4 Mchakato wa mwako hufanyika moja kwa moja. Bidhaa za mwako huhamisha joto kwa namna ya mionzi na convection kwenye mfumo wa kubadilishana joto 5 na kuelekea mchanganyiko wa mafuta unaoingia. Kifaa cha 6 katika sehemu ya kazi ya reactor kutoka sehemu muhimu ya pua hadi mwisho wa eneo la mwako husaidia kubadilisha ukubwa wa vikosi vya Coulomb na huongeza sehemu ya msalaba yenye ufanisi wa viini vya mchanganyiko wa mafuta (huunda hali muhimu ya kimwili) .
Mchoro unaonyesha kwamba reactor ni sawa na burner ya gesi. Lakini reactor ya nyuklia inapaswa kuwa kama hii, na bila shaka, vigezo vya kimwili vitatofautiana kwa mamia ya nyakati kutoka, kwa mfano, vigezo vya kimwili vya burner ya gesi.
Kurudia hali ya kimwili ya fusion ya thermonuclear kwenye Jua chini ya hali ya dunia ni kiini cha uvumbuzi.
Kifaa chochote cha kuzalisha joto kinachotumia mwako lazima kitengeneze hali zifuatazo - mizunguko: maandalizi ya mafuta, kuchanganya, usambazaji kwa eneo la kazi (eneo la mwako), kuwasha, mwako (mabadiliko ya kemikali au nyuklia), kuondolewa kwa joto kutoka kwa gesi ya moto kwa namna ya mionzi na convection, na kuondolewa kwa bidhaa za mwako. Katika kesi ya taka hatari - utupaji wake. Hati miliki inayodaiwa hutoa kwa haya yote.
Hoja kuu ya wanafizikia juu ya utimilifu wa kigezo cha Lowsen inatimizwa - wakati wa kuwashwa na cheche ya umeme au boriti ya laser, na vile vile kwa chembe za umeme zinazochajiwa haraka zinazoonyeshwa kutoka kwa eneo la mwako kwa kuyeyuka kwa mafuta, na vile vile fotoni - quanta ya uwanja wa sumakuumeme na nguvu za juu-wiani, joto la 109 hufikiwa kwa eneo fulani la chini la mafuta, kwa kuongeza, msongamano wa mafuta utakuwa 10 14 cm -3. Je, hii si njia na mbinu ya kutimiza kigezo cha Lawsen. Lakini vigezo hivi vyote vya kimwili vinaweza kubadilika wakati mambo ya nje huathiri vigezo vingine vya kimwili. Hii bado ni ujuzi.
Hebu tuchunguze sababu za kutowezekana kwa utekelezaji wa fusion ya thermonuclear katika reactors zinazojulikana za thermonuclear.
16. Hasara na matatizo ya mawazo yanayokubalika kwa ujumla katika fizikia kuhusu mmenyuko wa nyuklia katika Jua.
1. Inajulikana. Joto la uso unaoonekana wa Jua - photosphere - ni 5800 K. Msongamano wa gesi katika photosphere ni maelfu ya mara chini ya msongamano wa hewa karibu na uso wa Dunia. Inakubaliwa kwa ujumla kuwa ndani ya Jua, joto, msongamano na shinikizo huongezeka kwa kina, kufikia 16 milioni K katikati (wengine wanasema milioni 100 K), 160 g/cm 3 na 3.5 10 11 bar. Chini ya ushawishi wa joto la juu katika msingi wa Jua, hidrojeni hugeuka kuwa heliamu, ikitoa kiasi kikubwa cha joto. Kwa hivyo, inaaminika kuwa joto ndani ya Jua ni kutoka digrii milioni 16 hadi 100, juu ya uso wa digrii 5800, na kwenye corona ya jua kutoka digrii milioni 1 hadi 2? Kwa nini ujinga kama huo? Hakuna anayeweza kueleza hili kwa uwazi na kwa kueleweka. Maelezo yanayokubalika kwa ujumla yana mapungufu na haitoi wazo wazi na la kutosha la sababu za ukiukaji wa sheria za thermodynamics kwenye Jua.
2. Bomu la thermonuclear na reactor ya thermonuclear hufanya kazi kwa kanuni tofauti za teknolojia, i.e. haionekani sawa. Haiwezekani kuunda reactor ya thermonuclear kwa namna sawa na uendeshaji wa bomu ya nyuklia, ambayo ilikosa katika maendeleo ya mitambo ya kisasa ya majaribio ya thermonuclear.
3. Mnamo 1920, mwanafizikia mwenye mamlaka Eddington alipendekeza kwa uangalifu asili ya mmenyuko wa nyuklia katika Jua, kwamba shinikizo na joto katika mambo ya ndani ya Jua ni kubwa sana kwamba athari za nyuklia zinaweza kutokea huko, ambapo nuclei za hidrojeni (protoni) huunganishwa kwenye kiini cha heliamu-4. Huu ndio mtazamo unaokubaliwa kwa ujumla kwa sasa. Lakini tangu wakati huo hakuna ushahidi kwamba athari za nyuklia hutokea katika msingi wa Jua kwa milioni 16 K (baadhi ya wanafizikia wanaamini milioni 100 K), wiani 160 g/cm3 na shinikizo 3.5 x 1011 bar, kuna mawazo ya kinadharia tu. Athari za nyuklia katika corona ya jua ni dhahiri. Hii sio ngumu kugundua na kupima.
4. Tatizo la neutrinos za jua. Athari za nyuklia zinazotokea katika kiini cha Jua husababisha kuundwa kwa idadi kubwa ya neutrino za elektroni. Kwa mujibu wa dhana za zamani, malezi, mabadiliko na idadi ya neutrinos za jua hazifafanuliwa kwa uwazi na kutosha kwa miongo kadhaa. Mawazo mapya kuhusu muunganiko wa thermonuclear kwenye Jua hayana matatizo haya ya kinadharia.
5. Tatizo la joto la Corona. Juu ya uso unaoonekana wa Jua (photosphere), ambayo ina joto la karibu 6,000 K, kuna corona ya jua, yenye joto la zaidi ya 1,500,000 K. Inaweza kuonyeshwa kuwa mtiririko wa moja kwa moja wa joto kutoka kwa photosphere sio. kutosha kusababisha joto la juu la corona. Uelewa mpya wa muunganisho wa thermonuclear katika Jua unaelezea asili ya halijoto hii ya corona ya jua. Hapa ndipo athari za nyuklia hutokea.
6. Wanafizikia wanasahau kwamba TOKAMAK zinahitajika hasa kuwa na plasma ya joto la juu na hakuna zaidi. TOKAMAK zilizopo na mpya hazitoi uundaji wa hali muhimu, maalum, za kimwili kwa fusion ya thermonuclear. Kwa sababu fulani, hakuna mtu anayeelewa hii. Kila mtu kwa ukaidi anaamini kwamba kwa joto la mamilioni mengi, deuterium na tritium inapaswa kuwaka vizuri. Kwa nini ghafla? Lengo la nyuklia hulipuka haraka, badala ya kuwaka. Angalia kwa karibu jinsi mwako wa nyuklia hutokea katika TOKAMAK. Mlipuko kama huo wa nyuklia unaweza kudhibitiwa tu na uwanja wa nguvu wa sumaku wa kinu kikubwa sana (kilichohesabiwa kwa urahisi), lakini basi ufanisi. kinu kama hicho hakitakubalika kwa matumizi ya kiufundi. Katika hati miliki inayodaiwa, tatizo la kufungia plasma ya thermonuclear linatatuliwa kwa urahisi.
Maelezo ya wanasayansi kuhusu michakato inayotokea kwenye vilindi vya Jua hayatoshi kuelewa muunganisho wa thermonuclear katika vilindi. Hakuna mtu amechunguza kwa kutosha taratibu za maandalizi ya mafuta, taratibu za joto na uhamisho wa wingi, kwa kina, katika hali ngumu sana. Kwa mfano, jinsi gani, na chini ya hali gani, plasma hutengenezwa kwa kina ambacho mchanganyiko wa thermonuclear hutokea? Jinsi anavyofanya, nk. Baada ya yote, hii ndio jinsi TOKAK imeundwa kitaalam.
Kwa hiyo, dhana mpya ya fusion ya thermonuclear hutatua matatizo yote yaliyopo ya kiufundi na ya kinadharia katika eneo hili.
P.S. Ni vigumu kutoa ukweli rahisi kwa watu ambao wameamini katika maoni (mawazo) ya mamlaka ya kisayansi kwa miongo kadhaa. Ili kuelewa ugunduzi mpya unahusu nini, inatosha kufikiria tena kwa uhuru kile ambacho kimekuwa fundisho kwa miaka mingi. Ikiwa pendekezo jipya kuhusu asili ya athari ya kimwili linaleta mashaka juu ya ukweli wa mawazo ya zamani, kuthibitisha ukweli kwanza kwako mwenyewe. Hivi ndivyo kila mwanasayansi wa kweli anapaswa kufanya. Ugunduzi wa muunganisho wa thermonuclear katika corona ya jua unathibitishwa kimsingi kwa kuibua. Mwako wa thermonuclear hutokea si kwa kina cha Jua, lakini juu ya uso wake. Huu ni mwako maalum. Picha nyingi na picha za Jua zinaonyesha jinsi mchakato wa mwako unavyoendelea, jinsi mchakato wa malezi ya plasma unaendelea.
1. Mchanganyiko wa thermonuclear unaodhibitiwa. Wikipedia.
2. Velikhov E.P., Mirnov S.V. Muunganisho wa nyuklia unaodhibitiwa unaingia kwenye eneo la nyumbani. Taasisi ya Utatu ya Innovation na Utafiti wa Thermonuclear. Kituo cha Sayansi cha Urusi "Taasisi ya Kurchatov", 2006.
3. Llewellyn-Smith K. Njiani kuelekea nishati ya nyuklia. Nyenzo za hotuba iliyotolewa Mei 17, 2009 huko FIAN.
4. Encyclopedia of the Sun. Tesi, 2006.
5. Jua. Mwanaanga.
6. Jua na uhai wa Dunia. Mawasiliano ya redio na mawimbi ya redio.
7. Jua na Dunia. Mitetemo moja.
8. Jua. Mfumo wa jua. Unajimu wa jumla. Mradi "Astrogalaxy".
9. Safari kutoka katikati ya Jua. Mitambo Maarufu, 2008.
10. Jua. Ensaiklopidia ya kimwili.
11. Picha ya Siku ya Astronomia.
12. Mwako. Wikipedia.
"Sayansi na Teknolojia"
Tahadhari katika jamii ya Marekani kuelekea nguvu za nyuklia zenye msingi wa mpasuko imesababisha kuongezeka kwa shauku katika muunganisho wa hidrojeni (majibu ya nyuklia). Teknolojia hii imependekezwa kama njia mbadala ya kutumia sifa za atomi kuzalisha umeme. Hili ni wazo zuri katika nadharia. Muunganisho wa hidrojeni hubadilisha maada kuwa nishati kwa ufanisi zaidi kuliko mpasuko wa nyuklia, na mchakato huo hautoi taka zenye mionzi. Walakini, kinu inayofanya kazi ya nyuklia bado haijaundwa.
Fusion kwenye jua
Wanafizikia wanaamini kuwa Jua hubadilisha hidrojeni kuwa heliamu kupitia mmenyuko wa muunganisho wa nyuklia. Neno "muungano" linamaanisha "muungano". Mchanganyiko wa hidrojeni unahitaji joto la juu sana. Mvuto wenye nguvu unaoundwa na wingi mkubwa wa Jua hudumisha msingi wake katika hali iliyobanwa. Mfinyazo huu huhakikisha halijoto katika kiini ni ya juu vya kutosha ili muunganisho wa hidrojeni wa thermonuclear kutokea.
Mchanganyiko wa hidrojeni ya jua ni mchakato wa hatua nyingi. Kwanza, nuclei mbili za hidrojeni (protoni mbili) zimebanwa kwa nguvu, na kutoa positroni, inayojulikana pia kama antielectron. Positroni ina wingi sawa na elektroni, lakini hubeba chaji chanya badala ya chaji hasi. Mbali na positroni, wakati atomi za hidrojeni zimebanwa, neutrino hutolewa - chembe inayofanana na elektroni, lakini haina chaji ya umeme na ina uwezo wa kupenya maada kwa kiwango kikubwa (Kwa maneno mengine, neutrinos (neutrinos zenye nguvu kidogo). ) huingiliana kwa unyonge sana na maada Njia isiyolipishwa ya baadhi ya aina za neutrino kwenye maji inajulikana pia kuwa, bila matokeo yanayoonekana, takriban neutrino 10 zinazotolewa na Jua hupitia kila mtu Duniani kila sekunde. .).
Mchanganyiko wa protoni mbili unaambatana na upotezaji wa chaji moja chanya. Matokeo yake, moja ya protoni inakuwa neutroni. Hii hutoa kiini cha deuterium (iliyoashiria 2H au D), isotopu nzito ya hidrojeni, yenye protoni moja na neutroni moja.
Deuterium pia inajulikana kama hidrojeni nzito. Kiini cha deuterium huchanganyika na protoni nyingine kuunda kiini cha heliamu-3 (He-3), kinachojumuisha protoni mbili na neutroni moja. Katika kesi hii, boriti ya mionzi ya gamma hutolewa. Kisha, viini viwili vya heliamu-3, vilivyoundwa kama matokeo ya marudio mawili huru ya mchakato ulioelezewa hapo juu, huchanganyika na kuunda kiini cha heliamu-4 (He-4), kinachojumuisha protoni mbili na neutroni mbili. Isotopu hii ya heliamu hutumiwa kujaza puto nyepesi kuliko hewa. Katika hatua ya mwisho, protoni mbili hutolewa, ambayo inaweza kusababisha maendeleo zaidi ya mmenyuko wa fusion.
Katika mchakato wa "muunganisho wa jua," jumla ya vitu vilivyoundwa ni kubwa kidogo kuliko jumla ya viungo vya asili. "Sehemu inayokosekana" inabadilishwa kuwa nishati, kulingana na fomula maarufu ya Einstein:
ambapo E ni nishati katika joules, m ni "misa inayopotea" katika kilo, na c ni kasi ya mwanga, sawa (katika utupu) hadi 299,792,458 m / s. Jua hutokeza kiasi kikubwa sana cha nishati kwa njia hii, kwani viini vya hidrojeni hubadilishwa kuwa viini vya heliamu bila kusimama na kwa kiasi kikubwa. Kuna maada ya kutosha kwenye Jua kwa mchakato wa muunganisho wa hidrojeni kuendelea kwa mamilioni ya milenia. Baada ya muda, ugavi wa hidrojeni utafikia mwisho, lakini hii haitatokea katika maisha yetu.
Jua ni chanzo kisicho na mwisho cha nishati. Kwa mabilioni mengi ya miaka imekuwa ikitoa kiasi kikubwa cha joto na mwanga. Ili kuunda kiwango sawa cha nishati kama Jua linatoa, itachukua mitambo bilioni 180,000,000 yenye uwezo wa kituo cha umeme cha Kuibyshev.
Chanzo kikuu cha nishati kutoka kwa Jua ni athari za nyuklia. Ni majibu gani yanatokea hapo? Labda Jua ni bakuli kubwa la atomiki linalochoma akiba kubwa ya uranium au thoriamu?
Jua linajumuisha hasa vipengele vya mwanga - hidrojeni, heliamu, kaboni, nitrojeni, nk Karibu nusu ya molekuli yake ni hidrojeni. Kiasi cha uranium na thoriamu katika Jua ni ndogo sana. Kwa hiyo, hawawezi kuwa vyanzo kuu vya nishati ya jua.
Katika kina cha Jua, ambapo athari za nyuklia hutokea, joto hufikia takriban digrii milioni 20. Dutu iliyomo humo iko chini ya shinikizo kubwa la mamia ya mamilioni ya tani kwa kila sentimita ya mraba na imegandamizwa sana. Chini ya hali kama hizi, athari za nyuklia za aina tofauti zinaweza kutokea, ambazo haziongoi mgawanyiko wa viini nzito kuwa nyepesi, lakini, kinyume chake, kwa malezi ya viini nzito kutoka kwa nyepesi.
Tayari tumeona kwamba mchanganyiko wa protoni na neutroni kwenye kiini nzito cha hidrojeni, au protoni mbili na neutroni mbili kwenye kiini cha heliamu, hufuatana na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha nishati. Hata hivyo, ugumu wa kupata idadi inayotakiwa ya nyutroni hunyima njia hii ya kutoa nishati ya atomiki ya thamani ya vitendo.
Viini vizito pia vinaweza kuundwa kwa kutumia protoni pekee. Kwa mfano, kwa kuchanganya protoni mbili kwa kila mmoja, tunapata kiini kikubwa cha hidrojeni, kwa kuwa moja ya protoni mbili itageuka mara moja kuwa neutroni.
Mchanganyiko wa protoni katika nuclei nzito hutokea chini ya ushawishi wa nguvu za nyuklia. Hii hutoa nishati nyingi. Lakini protoni zinapokaribiana, msukumo wa umeme kati yao huongezeka haraka. Mbio za polepole haziwezi kushinda chukizo hili na kukaribiana vya kutosha. Kwa hiyo, majibu hayo yanafanywa tu na protoni za haraka sana ambazo zina usambazaji wa nishati ya kutosha kushinda hatua ya nguvu za kukataa za umeme.
Kwa joto la juu sana katika mambo ya ndani ya Jua, atomi za hidrojeni hupoteza elektroni zao. Sehemu fulani ya viini vya atomi hizi (hukimbia) hupata kasi za kutosha kuunda viini vizito zaidi. Kwa kuwa idadi ya protoni kama hizo kwenye kina cha Jua ni kubwa sana, idadi ya viini vizito wanayounda inageuka kuwa muhimu. Hii hutoa nishati nyingi.
Athari za nyuklia zinazotokea kwenye joto la juu sana huitwa athari za thermonuclear. Mfano wa mmenyuko wa thermonuclear ni uundaji wa nuclei nzito ya hidrojeni kutoka kwa protoni mbili. Inatokea kwa njia ifuatayo:
1H 1 + ,№ - + +1е « .
Protoni protoni positroni hidrojeni nzito
Nishati iliyotolewa katika kesi hii ni karibu mara 500,000 zaidi kuliko wakati wa kuchoma makaa ya mawe.
Ikumbukwe kwamba hata kwa joto la juu sana, si kila mgongano wa protoni na kila mmoja husababisha kuundwa kwa nuclei nzito ya hidrojeni. Kwa hiyo, protoni hutumiwa hatua kwa hatua, ambayo inahakikisha kutolewa kwa nishati ya nyuklia kwa mamia ya mabilioni ya miaka.
Nishati ya jua inaonekana kutoka kwa mmenyuko mwingine wa nyuklia, ubadilishaji wa hidrojeni kuwa heliamu. Ikiwa nuclei nne za hidrojeni (protoni) zimeunganishwa kwenye nucleus moja nzito, basi hii itakuwa kiini cha heliamu, kwa kuwa protoni mbili kati ya hizi nne zitageuka kuwa neutroni. Mwitikio huu unaonekana kama hii:
4,№ - 2He+ 2 +1e°. positroni ya heliamu hidrojeni
Uundaji wa heliamu kutoka kwa hidrojeni hutokea kwenye Jua kwa njia ngumu zaidi, ambayo, hata hivyo, inaongoza kwa matokeo sawa. Athari zinazotokea katika kesi hii zinaonyeshwa kwenye Mtini. 23.
Kwanza, protoni moja inachanganya na kiini cha kaboni 6Cl2, na kutengeneza isotopu ya nitrojeni isiyo imara 7N13. Nitrojeni m3 inayotokana hivi karibuni inageuka kuwa isotopu ya kaboni 6C13 thabiti. Katika kesi hii, positron yenye nishati kubwa hutolewa. Baada ya muda fulani, protoni mpya (ya pili) inashikamana na kiini cha 6Cl3, na kusababisha kuundwa kwa isotopu ya nitrojeni 7N4 imara, na sehemu ya nishati hutolewa tena kwa namna ya mionzi ya gamma. Protoni ya tatu, inayojiunga na kiini cha 7MI, huunda kiini cha isotopu ya oksijeni isiyo imara BO15. Mwitikio huu pia unaambatana na utoaji wa mionzi ya gamma. Isotopu 8015 inayotokana hutoa positron na kugeuka kuwa isotopu thabiti ya nitrojeni 7№5. Kuongezewa kwa protoni ya nne kwenye kiini hiki husababisha kuundwa kwa nucleus ya 8016, ambayo huharibika katika nuclei mbili mpya: nucleus ya kaboni bC na nucleus ya heliamu hHe4.
Kama matokeo ya mlolongo huu wa athari za nyuklia zinazofuatana, kiini cha awali cha kaboni 6C12 kinaundwa tena, na badala ya nuclei nne za hidrojeni (protoni), nucleus ya heliamu inaonekana. Mzunguko huu wa athari huchukua takriban miaka milioni 5 kukamilika. Imefanywa upya
Nucleus ya bC12 inaweza kuanza mzunguko huo tena. Nishati iliyotolewa, inayobebwa na mionzi ya gamma na positroni, hutoa mionzi kutoka kwa Jua.
Inavyoonekana, nyota zingine hupata nishati nyingi kwa njia ile ile. Walakini, mengi katika suala hili ngumu bado hayajatatuliwa.
Hali sawa zinaendelea kwa kasi zaidi. Ndiyo, majibu
,№ + ,№ -. 2He3
Deuterium mwanga mwanga hidrojeni heliamu
Je, mbele ya kiasi kikubwa cha hidrojeni, inaweza kuishia kwa sekunde chache, na majibu -
ХНз + ,Н‘ ->2He4 tritium heliamu hidrojeni ya mwanga
Katika sehemu ya kumi ya sekunde.
Mchanganyiko wa haraka wa nuclei nyepesi ndani ya nzito zaidi, ambayo hutokea wakati wa athari za nyuklia, ilifanya iwezekanavyo kuunda aina mpya ya silaha ya atomiki - bomu ya hidrojeni. Mojawapo ya njia zinazowezekana za kuunda bomu la hidrojeni ni mmenyuko wa nyuklia kati ya hidrojeni nzito na nzito zaidi:
1№ + ,№ - 8He+ «o1.
Neutroni ya Deuterium tritium heliamu
Nishati iliyotolewa wakati wa mmenyuko huu ni takriban mara 10 zaidi kuliko wakati wa mgawanyiko wa nuclei ya uranium au plutonium.
Ili kuanza majibu haya, deuterium na tritium lazima iwe moto kwa joto la juu sana. Joto kama hilo kwa sasa linaweza kupatikana tu wakati wa mlipuko wa atomiki.
Bomu ya hidrojeni ina shell yenye nguvu ya chuma, ambayo vipimo vyake ni kubwa zaidi kuliko yale ya mabomu ya atomiki. Ndani yake ni bomu la kawaida la atomiki kwa kutumia uranium au plutonium, pamoja na deuterium na tritium. Ili kulipua bomu la hidrojeni, lazima kwanza ulipue bomu la atomiki. Mlipuko wa atomiki husababisha halijoto ya juu na shinikizo ambapo hidrojeni iliyomo kwenye bomu huanza kugeuka kuwa heliamu. Nishati iliyotolewa kwa njia hii hudumisha joto la juu linalohitajika kwa kozi zaidi ya majibu. Kwa hivyo, ubadilishaji wa hidrojeni kuwa heliamu utaendelea hadi hidrojeni yote "iteketeze" au ganda la bomu litaanguka. Mlipuko wa atomiki, kama ilivyokuwa, "huwasha moto" kwa bomu la hidrojeni, na hatua yake huongeza kwa kiasi kikubwa nguvu ya mlipuko wa atomiki.
Mlipuko wa bomu la hidrojeni unaambatana na matokeo sawa na mlipuko wa atomiki - kuibuka kwa joto la juu, wimbi la mshtuko na bidhaa za mionzi. Hata hivyo, nguvu za mabomu ya hidrojeni ni kubwa mara nyingi kuliko nguvu za urani na mabomu ya plutonium.
Mabomu ya atomiki yana misa muhimu. Kwa kuongeza kiwango cha mafuta ya nyuklia katika bomu kama hilo, hatutaweza kuitenganisha kabisa. Sehemu kubwa ya uranium au plutonium kawaida hutawanywa katika hali isiyotenganishwa katika eneo la mlipuko. Hii inafanya kuwa vigumu sana kuongeza nguvu za mabomu ya atomiki. Bomu ya hidrojeni haina misa muhimu. Kwa hiyo, nguvu za mabomu hayo zinaweza kuongezeka kwa kiasi kikubwa.
Uzalishaji wa mabomu ya hidrojeni kwa kutumia deuterium na tritium unahusisha matumizi makubwa ya nishati. Deuterium inaweza kupatikana kutoka kwa maji nzito. Ili kupata tritium, lithiamu lazima ishambuliwe na neutroni 6. Mwitikio unaotokea umeonyeshwa kwenye ukurasa wa 29. Chanzo chenye nguvu zaidi cha nyutroni ni boilers za atomiki. Kupitia kila sentimita ya mraba ya uso wa sehemu ya kati ya boiler ya nguvu ya wastani, karibu neutroni bilioni 1000 huingia kwenye ganda la kinga. Kwa kufanya njia katika shell hii na kuweka lithiamu 6 ndani yao, tritium inaweza kupatikana. Lithiamu ya asili ina isotopu mbili: lithiamu 6 na lithiamu 7. Sehemu ya lithiamu b ni 7.3% tu. Tritium iliyopatikana kutoka kwake inageuka kuwa mionzi. Kutoa elektroni, inageuka kuwa heliamu 3. Nusu ya maisha ya tritium ni miaka 12.
Umoja wa Kisovyeti ulikomesha haraka ukiritimba wa Amerika juu ya bomu la atomiki. Baada ya hayo, mabeberu wa Marekani walijaribu kuwatisha watu wanaopenda amani kwa bomu la hidrojeni. Walakini, mahesabu haya ya wahamasishaji wa joto pia yalishindwa. Mnamo Agosti 8, 1953, katika kikao cha tano cha Baraza Kuu la USSR, Comrade Malenkov alisema kuwa Merika sio ukiritimba katika utengenezaji wa bomu la hidrojeni. Kufuatia hilo, mnamo Agosti 20, 1953, ripoti ya serikali ilichapishwa kuhusu majaribio yenye mafanikio ya bomu ya hidrojeni katika Muungano wa Sovieti. Katika ujumbe huu, Serikali ya nchi yetu kwa mara nyingine ilithibitisha hamu yake ya mara kwa mara ya kufikia marufuku ya aina zote za silaha za atomiki na uanzishwaji wa udhibiti mkali wa kimataifa juu ya utekelezaji wa marufuku hii.
Je, inawezekana kufanya mmenyuko wa thermonuclear kudhibitiwa na kutumia nishati ya viini vya hidrojeni kwa madhumuni ya viwanda?
Mchakato wa kubadilisha hidrojeni kuwa heliamu hauna misa muhimu. Kwa hiyo, inaweza kuzalishwa hata kwa kiasi kidogo cha isotopu za hidrojeni. Lakini kwa hili ni muhimu kuunda vyanzo vipya vya joto la juu, tofauti na mlipuko wa atomiki kwa ukubwa wao mdogo sana. Inawezekana pia kwamba kwa kusudi hili itakuwa muhimu kutumia athari za polepole za thermonuclear kuliko majibu kati ya deuterium na tritium. Hivi sasa, wanasayansi wanafanya kazi kutatua matatizo ya kimaadili.
Muundo wa ndani wa nyota
Tunazingatia nyota kama mwili chini ya hatua ya nguvu mbalimbali. Nguvu ya mvuto huelekea kuvuta jambo la nyota kuelekea katikati, wakati shinikizo la gesi na mwanga, linaloelekezwa kutoka ndani, huwa na kuisukuma mbali na katikati. Kwa kuwa nyota iko kama mwili thabiti, inafuata kwamba kuna aina fulani ya usawa kati ya nguvu zinazoshindana. Ili kufanya hivyo, joto la tabaka tofauti katika nyota lazima liwekwe ili kwamba katika kila safu mtiririko wa nje wa nishati huchukua nishati yote inayozalishwa chini yake hadi kwenye uso. Nishati huzalishwa katika msingi mdogo wa kati. Kwa kipindi cha awali cha maisha ya nyota, compression yake ni chanzo cha nishati. Lakini tu hadi joto linaongezeka sana kwamba athari za nyuklia huanza.
Uundaji wa nyota na galaksi
Mambo katika Ulimwengu yamo katika maendeleo endelevu, katika aina na hali mbalimbali. Kwa kuwa aina za kuwepo kwa suala hubadilika, basi, kwa hiyo, vitu tofauti na tofauti havikuweza kutokea kwa wakati mmoja, lakini viliundwa katika zama tofauti na kwa hiyo vina umri wao maalum, uliohesabiwa tangu mwanzo wa asili yao.
Misingi ya kisayansi ya cosmogony iliwekwa na Newton, ambaye alionyesha kuwa jambo katika nafasi chini ya ushawishi wa mvuto wake umegawanywa katika vipande vilivyokandamizwa. Nadharia ya kuundwa kwa makundi ya maada ambayo nyota huundwa ilianzishwa mwaka wa 1902 na mwanaastrofizikia wa Kiingereza J. Jeans. Nadharia hii pia inaeleza asili ya Magalaksi. Katika hali ya awali ya homogeneous na joto la mara kwa mara na wiani, compaction inaweza kutokea. Ikiwa nguvu ya mvuto wa kuheshimiana ndani yake inazidi nguvu ya shinikizo la gesi, basi kati itaanza kukandamiza, na ikiwa shinikizo la gesi linashinda, basi dutu hii itatawanyika katika nafasi.
Inaaminika kuwa umri wa Metagalaxy ni miaka bilioni 13-15. Enzi hii haipingani na makadirio ya umri wa nyota kongwe na nguzo za nyota za ulimwengu katika Galaxy yetu.
Maendeleo ya nyota
Condensations ambayo imetokea katika mazingira ya gesi na vumbi ya Galaxy, ambayo inaendelea mkataba chini ya ushawishi wa mvuto wao wenyewe, inaitwa protostars. Inapopungua, msongamano na joto la protostar huongezeka, na huanza kutoa kwa wingi katika safu ya infrared ya wigo. Muda wa contraction ya protostars ni tofauti: kwa wale walio na misa chini ya Jua - mamia ya mamilioni ya miaka, na kwa kubwa - mamia ya maelfu ya miaka. Wakati halijoto katika matumbo ya protostar inapopanda hadi Kelvin milioni kadhaa, athari za nyuklia huanza ndani yao, na kubadilisha hidrojeni kuwa heliamu. Katika kesi hii, nishati kubwa hutolewa, kuzuia ukandamizaji zaidi na joto la jambo hadi kufikia mwanga wa kujitegemea - protostar inageuka kuwa nyota ya kawaida. Kwa hivyo, hatua ya ukandamizaji inabadilishwa na hatua ya kusimama, ikifuatana na "kuchoma" kwa hidrojeni taratibu. Nyota hutumia zaidi ya maisha yake katika hatua ya stationary. Ni katika hatua hii ya mageuzi ambayo nyota hupatikana ambazo ziko kwenye mlolongo kuu wa "spectrum-luminosity". Wakati nyota inakaa kwenye mlolongo kuu ni sawa na wingi wa nyota, kwani ugavi wa mafuta ya nyuklia hutegemea hii, na kinyume chake ni sawa na mwangaza, ambao huamua kiwango cha matumizi ya mafuta ya nyuklia.
Wakati hidrojeni yote katika eneo la kati inabadilishwa kuwa heliamu, msingi wa heliamu huunda ndani ya nyota. Sasa hidrojeni itageuka kuwa heliamu sio katikati ya nyota, lakini katika safu iliyo karibu na msingi wa heliamu ya moto sana. Kwa muda mrefu kama hakuna vyanzo vya nishati ndani ya msingi wa heliamu, itapungua mara kwa mara na wakati huo huo joto zaidi. Ukandamizaji wa kiini husababisha kutolewa kwa haraka zaidi kwa nishati ya nyuklia kwenye safu nyembamba karibu na mpaka wa kiini. Katika nyota kubwa zaidi, joto la msingi wakati wa compression inakuwa zaidi ya milioni 80 Kelvin, na athari za nyuklia huanza ndani yake, kubadilisha heliamu kuwa kaboni, na kisha katika vipengele vingine vya kemikali nzito. Nishati inayotoka kwenye msingi na mazingira yake husababisha ongezeko la shinikizo la gesi, chini ya ushawishi ambao photosphere hupanuka. Nishati inayokuja kwenye ulimwengu wa picha kutoka ndani ya nyota sasa inaenea katika eneo kubwa kuliko hapo awali. Katika suala hili, joto la picha hupungua. Nyota huondoka kwenye mlolongo kuu, hatua kwa hatua kuwa jitu nyekundu au supergiant kulingana na wingi wake, na inakuwa nyota ya zamani. Kupitia hatua ya manjano ya hali ya juu, nyota inaweza kugeuka kuwa ya kuvuma, ambayo ni, nyota ya kutofautisha ya mwili, na kubaki hivyo katika hatua kubwa nyekundu. Ganda lenye umechangiwa la nyota ya misa ndogo tayari linavutiwa dhaifu na msingi na, hatua kwa hatua likisonga kutoka kwake, huunda nebula ya sayari. Baada ya utaftaji wa mwisho wa ganda, msingi wa moto tu wa nyota unabaki - kibete nyeupe.
Hatima ya nyota kubwa zaidi ni tofauti. Ikiwa wingi wa nyota ni takriban mara mbili ya misa ya Jua, basi nyota kama hizo hupoteza utulivu katika hatua za mwisho za mageuzi yao. Hasa, zinaweza kulipuka kama supernovae na kisha kupungua kwa saizi ya mipira na eneo la kilomita kadhaa, ambayo ni, kugeuka kuwa nyota za nyutroni.
Nyota ambayo uzito wake ni zaidi ya mara mbili ya uzani wa Jua, ikipoteza usawa wake na kuanza kukauka, itageuka kuwa nyota ya nyutroni au haitaweza kufikia hali thabiti hata kidogo. Katika mchakato wa ukandamizaji usio na kikomo, inawezekana kuwa na uwezo wa kugeuka kwenye shimo nyeusi.
Vibete nyeupe
Nyeupe nyeupe ni nyota zisizo za kawaida, ndogo sana, zenye joto la juu la uso. Kipengele kikuu cha kutofautisha cha muundo wa ndani wa vibete nyeupe ni wiani wao mkubwa ikilinganishwa na nyota za kawaida. Kwa sababu ya msongamano mkubwa, gesi katika mambo ya ndani ya vibete nyeupe iko katika hali isiyo ya kawaida - imeharibika. Sifa za gesi hiyo iliyoharibika hazifanani kabisa na mali ya gesi ya kawaida. Shinikizo lake, kwa mfano, ni kivitendo huru na joto. Utulivu wa kibete nyeupe hudumishwa na ukweli kwamba nguvu kubwa ya uvutano inayoikandamiza inapingwa na shinikizo la gesi iliyoharibika katika vilindi vyake.
Vibete weupe wako kwenye hatua ya mwisho ya mageuzi ya nyota zisizo kubwa sana. Hakuna vyanzo vya nyuklia katika nyota tena, na bado inaangaza kwa muda mrefu sana, polepole inapoa. Vibete nyeupe ni thabiti isipokuwa uzito wao unazidi takriban misa 1.4 ya jua.
Nyota za nyutroni
Nyota za nyutroni ni ndogo sana, miili ya mbinguni yenye wingi sana. Kipenyo chao kwa wastani sio zaidi ya makumi kadhaa ya kilomita. Nyota za nyutroni huundwa baada ya kumalizika kwa vyanzo vya nishati ya nyuklia kwenye matumbo ya nyota ya kawaida, ikiwa misa yake wakati huo inazidi misa 1.4 ya jua. Kwa kuwa hakuna chanzo cha nishati ya nyuklia, usawa thabiti wa nyota hauwezekani na mgandamizo wa janga wa nyota kuelekea katikati huanza - kuanguka kwa mvuto. Ikiwa misa ya awali ya nyota haizidi thamani fulani muhimu, basi kuanguka katika sehemu za kati huacha na nyota ya moto ya neutroni huundwa. Mchakato wa kuanguka huchukua sehemu ya sekunde. Inaweza kufuatiwa na kuvuja kwa ganda la nyota iliyobaki kwenye nyota ya neutroni moto na utoaji wa neutrinos, au kwa kutolewa kwa ganda kwa sababu ya nishati ya nyuklia ya jambo "lisilochomwa" au nishati ya mzunguko. Ejection kama hiyo hufanyika haraka sana na kutoka kwa Dunia inaonekana kama mlipuko wa supernova. Pulsar za nyota za neutron mara nyingi huhusishwa na mabaki ya supernova. Ikiwa wingi wa nyota ya neutron unazidi misa 3-5 ya jua, usawa wake hautawezekana, na nyota kama hiyo itakuwa shimo nyeusi. Sifa muhimu sana za nyota za nyutroni ni mzunguko na uwanja wa sumaku. Uga wa sumaku unaweza kuwa mabilioni hadi matrilioni ya nguvu mara kuliko uga wa sumaku wa Dunia.
Ni nini chanzo cha nishati ya jua? Ni nini asili ya michakato inayozalisha kiasi kikubwa cha nishati? Jua litaendelea kuangaza hadi lini?Majaribio ya kwanza ya kujibu maswali haya yalifanywa na wanaastronomia katikati ya karne ya 19, baada ya wanafizikia kutunga sheria ya uhifadhi wa nishati.
Robert Mayer alipendekeza kuwa Jua ing'ae kwa sababu ya mlipuko wa mara kwa mara wa uso wa meteorites na chembe za meteoric. Dhana hii ilikataliwa, kwa kuwa hesabu rahisi inaonyesha kwamba ili kudumisha mwangaza wa Jua katika kiwango cha sasa, ni muhimu kwamba 2 * 1015 kg ya meteoric jambo kuanguka juu yake kila pili. Kwa kipindi cha mwaka hii itafikia kilo 6 * 1022, na juu ya maisha ya Jua, zaidi ya miaka bilioni 5 - 3 * 1032 kg. Uzito wa Jua ni M = 2 * 1030 kg, kwa hiyo, zaidi ya miaka bilioni tano, jambo mara 150 zaidi ya uzito wa Jua unapaswa kuanguka kwenye Jua.
Dhana ya pili ilionyeshwa na Helmholtz na Kelvin pia katikati ya karne ya 19. Walipendekeza kuwa Jua litokeze kwa sababu ya kubanwa kwa mita 60-70 kila mwaka. Sababu ya ukandamizaji huo ni mvuto wa pande zote wa chembe za jua, ndiyo sababu hypothesis hii inaitwa contraction. Ikiwa tutafanya hesabu kulingana na nadharia hii, basi umri wa Jua hautakuwa zaidi ya miaka milioni 20, ambayo inapingana na data ya kisasa iliyopatikana kutokana na uchambuzi wa kuoza kwa mionzi ya vipengele katika sampuli za kijiolojia za udongo wa Dunia na udongo wa ardhi. mwezi.
Dhana ya tatu kuhusu vyanzo vinavyowezekana vya nishati ya jua ilionyeshwa na James Jeans mwanzoni mwa karne ya ishirini. Alipendekeza kuwa vilindi vya Jua vina vitu vizito vya mionzi ambavyo huoza na kutoa nishati. Kwa mfano, mabadiliko ya uranium katika thoriamu na kisha katika risasi hufuatana na kutolewa kwa nishati. Uchambuzi uliofuata wa dhana hii pia ulionyesha kutofautiana kwake; nyota inayojumuisha uranium pekee haiwezi kutoa nishati ya kutosha kutoa mwangaza unaoonekana wa Jua. Kwa kuongezea, kuna nyota ambazo mwangaza wao ni mkubwa mara nyingi kuliko ule wa nyota yetu. Haiwezekani kwamba nyota hizo pia zitakuwa na akiba kubwa ya nyenzo za mionzi.
Dhana inayowezekana zaidi iligeuka kuwa nadharia ya usanisi wa vitu kama matokeo ya athari za nyuklia kwenye matumbo ya nyota.
Mnamo 1935, Hans Bethe alidhani kwamba chanzo cha nishati ya jua kinaweza kuwa athari ya nyuklia ya kubadilisha hidrojeni kuwa heliamu. Ilikuwa kwa hili kwamba Bethe alipokea Tuzo la Nobel mnamo 1967.
Muundo wa kemikali wa Jua ni sawa na ule wa nyota zingine nyingi. Takriban 75% ni hidrojeni, 25% ni heliamu na chini ya 1% ni vipengele vingine vyote vya kemikali (hasa kaboni, oksijeni, nitrojeni, nk). Mara tu baada ya kuzaliwa kwa Ulimwengu, hapakuwa na vitu "nzito" kabisa. Wote, i.e. vipengele vizito kuliko heliamu, na hata chembe nyingi za alpha, ziliundwa wakati wa "kuchoma" kwa hidrojeni katika nyota wakati wa mchanganyiko wa thermonuclear. Tabia ya maisha ya nyota kama Jua ni miaka bilioni kumi.
Chanzo kikuu cha nishati ni mzunguko wa protoni-protoni - mmenyuko wa polepole sana (wakati wa tabia 7.9 * 109 miaka), kwani ni kutokana na mwingiliano dhaifu. Kiini chake ni kwamba protoni nne huunda kiini cha heliamu. Katika kesi hiyo, jozi ya positrons na jozi ya neutrino hutolewa, pamoja na 26.7 MeV ya nishati. Idadi ya neutrinos iliyotolewa na Jua kwa sekunde imedhamiriwa tu na mwangaza wa Jua. Kwa kuwa neutrino 2 huzaliwa wakati 26.7 MeV inatolewa, kiwango cha utoaji wa neutrino ni: 1.8*1038 neutrinos/s.
Mtihani wa moja kwa moja wa nadharia hii ni uchunguzi wa neutrinos za jua. Neutrino zenye nguvu nyingi (boroni) hugunduliwa katika majaribio ya klorini-argon (majaribio ya Davis) na mara kwa mara huonyesha ukosefu wa neutrino ikilinganishwa na thamani ya kinadharia kwa mfano wa kawaida wa Jua. Neutrino za nishati ya chini zinazotokea moja kwa moja kwenye mmenyuko wa pp zimerekodiwa katika majaribio ya gallium-germanium (GALLEX huko Gran Sasso (Italia - Ujerumani) na SAGE huko Baksan (Urusi - USA)); wao pia "hawapo".
Kulingana na mawazo fulani, ikiwa neutrino zina misa ya kupumzika tofauti na sifuri, oscillations (mabadiliko) ya aina tofauti za neutrino inawezekana (athari ya Mikheev - Smirnov - Wolfenstein) (kuna aina tatu za neutrinos: elektroni, muon na tauon neutrinos). . Kwa sababu Kwa kuwa neutrinos nyingine zina sehemu ndogo zaidi za mwingiliano na maada kuliko elektroni, nakisi inayoonekana inaweza kuelezewa bila kubadilisha mfano wa kawaida wa Jua, uliojengwa kwa msingi wa seti nzima ya data ya unajimu.
Kila sekunde, Jua husindika takriban tani milioni 600 za hidrojeni. Akiba ya mafuta ya nyuklia itadumu kwa miaka bilioni tano, baada ya hapo itabadilika polepole kuwa kibete nyeupe.
Sehemu za kati za Jua zitapungua, zinapokanzwa, na joto linalohamishiwa kwenye ganda la nje litasababisha upanuzi wake kwa ukubwa wa kutisha ikilinganishwa na za kisasa: Jua litapanuka sana hivi kwamba itachukua Mercury, Venus na itatumia " mafuta” mara mia kwa haraka kuliko sasa. Hii itasababisha kuongezeka kwa ukubwa wa Jua; nyota yetu itakuwa jitu jekundu, saizi yake ambayo inalinganishwa na umbali kutoka kwa Dunia hadi Jua! Maisha Duniani yatatoweka au kupata kimbilio kwenye sayari za nje.
Kwa kweli, tutakuwa na ufahamu wa tukio kama hilo mapema, kwani mpito kwa hatua mpya itachukua takriban miaka milioni 100-200. Wakati joto la sehemu ya kati ya Jua linafikia 100,000,000 K, heliamu pia itaanza kuwaka, na kugeuka kuwa vipengele vizito, na Jua litaingia katika hatua ya mizunguko tata ya ukandamizaji na upanuzi. Katika hatua ya mwisho, nyota yetu itapoteza ganda lake la nje, msingi wa kati utakuwa na msongamano wa juu sana na saizi, kama ile ya Dunia. Miaka bilioni chache zaidi itapita, na Jua litapoa, na kugeuka kuwa kibete nyeupe.