なぜリチウムは水素よりも低温で溶融するのですか?


7

これは基本的な質問ですが、私を悩ませています。ウィキペディアのリチウム燃焼に関する記事では、次のように述べられています。

定義上、水素を溶かすために必要な高温(2.5×10 ^ 6 K)を達成する必要がある星は、リチウムを急速に使い果たします。これは、リチウム7と陽子の衝突によって発生し、2つのヘリウム4核を生成します。この反応に必要な温度は、水素融合に必要な温度のすぐ下です。

リチウムの陽子が多いと、クーロンの反発力が強くなり、水素と融合するためにより高い温度が必要になると思います。さて、この記事は出典を引用していないのでかなり大ざっぱですが、私は通常これを却下します。しかし、ここによると、リチウムの燃焼は水素の融合が起こる前に、原始星で発生します。リチウムはどうしてそんなに低い温度で水素と融合するのでしょうか?

回答:


6

ppチェーンの最も遅い反応速度は、水素が太陽のような星の中心部で「燃焼」する速度を決定します。その律速段階は、実際には2つの陽子が融合して二陽子を介して重水素を形成し、弱い相互作用の崩壊です。

リチウムの融合により、陽子と融合して2つのヘリウム核に分裂します。これは、実際には、ヘリウム3をヘリウム4に変換するPPII系列の反応の一部です。弱い相互作用を含まないため、特定の断面積は含まれません。反応物質間のより強いクーロン反発力に関係なく、温度はppチェーンの最初のステップよりもはるかに高くなります。したがって、それは低温で開始されます-あなたが言うように、Liの「燃焼」は、水素の「燃焼」が始まる前(ただし、重水素の燃焼後)に、低質量の前主系列星で起こります。


うーん...それで、星のコアがリチウム燃焼には十分に熱くても、水素燃焼には熱くない場合、それはまだプロトスターと見なすことができますか?
Sir Cumference

@SirCumference水素の燃焼が始まるまで、星は自分が星であることを知りません。約2億年間収縮した後に最終的にHを燃焼させる0.1太陽質量「星」と、どちらも1000万年前の0.02太陽質量褐色矮星を区別する物理学はほとんどありません。私はあなたが原始星をその質量に基づいて茶色の小人から区別できると思います。
ロブジェフリーズ2016年

それでは、ヘリウムはリチウムよりもクーロン反発力が低いにもかかわらず、溶融するのにこのような高温が必要なのはなぜですか?減衰は必要ありません。β+
Sir Cumference

@SirCumference(a)2つのHe核間のクーロン反発は、Liと陽子の間よりも大きい。(b)同じ場所に一度に3つを取得する必要があります。これは「トリプルアルファ反応」です。
ロブジェフリーズ2016年

何故ですか?それは2つの陽子対3つの陽子です。
Sir Cumference
弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.