ويكيبيديا

تخليق العناصر: الفرق بين النسختين

تصفح التاريخ تفاعلياً
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
→ التعديل السابقالتعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
ZéroBot (نقاش | مساهمات)
78٬018 edits
ط r2.7.1) (روبوت إضافة: no:Trippel-alfaprosess
لا ملخص تعديل
وسم: لفظ تباهي
سطر 1:
[[ملف:Triple-Alpha Process.svg|thumb|upright=1.66|تفاعل ألفا الثلاثي.]]
'''تخليق العناصر ''' بدأ في [[شمس|الشمس]] بتحول [[هيدروجين|الهيدروجين]] الذي يكون 77 % من مادتها إلى [[هيليوم]] من خلال [[اندماج نووي|الاندماج النووي]]، كما تحتوي الشمس على الهيليوم من الأصل بنسبة 23 % من كتلتها. هذا المرحلة من عمر الشمس تمر بها جميع [[نجم|النجوم]] أيضا، فشمسناف[[شمس|الشمس]] ما هي إلا أحد النجوم المتوسطةمتوسطة الحجم. فإذا ما تحول الهيدروجين وكتلته الذرية 1 إلى الهيليوم وكتلته الذرية 4 تعمل الجاذبية على ضغط قلب النجم إلى حيز أصغر ويصاحب ذلك ارتفاع في درجة الحرارة وعندها يبدايبدأ اندماج الهيليوم.
ويتميز اندماج الهيليوم بما يسمى '''تفاعل ألفا الثلاثي ''' أو بالانجليزية Triple-alpha process وهي عدة تفاعلات تندمج فيها ثلاثة من [[نواة (توضيح)|أنوية]] الهيليوم وهي [[جسيم ألفا|أشعة ألفا]] ويكونوا [[كربون|الكربون]] الذي تبلغ كتلته 12.
سطر 6:
== مراحل التخليق ==
 
تبدأتتبدأ النجوم بتكوين الهيليوم بواسطة التفاعل بروتون-بروتون التسلسلي، وتفاعلات أخرى مثل دورة [[كربون|الكربون]] و[[نيتروجين|النيتروجين]] و[[أكسجين|الأكسجين]] في قلبها. وهناك تفاعلات اندماجية أخرى تتم في قلب النجم، مثل التحام [[بروتون|البروتون]] والهيليوم، أو [[هيليوم]] وهيليوم ونتيجتهما كتل ذرية من 5 إلى 8، فتلك العناصر غير مستقرة وتتحلل في الحال إلى عناصر أخف. وعندما يبدأ [[نجم|النجم]] استهلاك كل مافيهما فيه من هيدروجين، تبدأ منطقته المركزية في التقلص بفعل [[ثقالة (فيزياء)|الجاذبية]] وترتفع بذلك درجة حرارته إلى 100 مليون درجة [[كلفن]]. وعندها يبدأ اندماج الهيليوم بمعدل يقاوم به معدل تحلل [[بيريليوم|البيريليوم]]-8 إلى نواني هيليوم ثانيا.وهذا ما يفسر وجود قليل من البيريليوم في قلب النجم تستطيع الاندماج مع 1 هيليوم أخرى لتكوين الكربون ذو الكتلة الذرية 12، والكربون عنصر مستقر.
 
ولننطر إلى التفاعلين النوويين الخاصين بالثلاثية-ألفا:
سطر 16:
وكما نري ينتج عن عنهما طاقة قدرها 7.275 مليون [[إلكترون فولت]] MeV.
 
ونظرا لأن تفاعل ثلاثة من جساتجسيمات ألفا في آن واحد، يحتاج ذلك التفاعل إلى زمن طويل جدا لكي يُنتج الكربون-12. ولهذا نجد عدم تخليق [[كربون|للكربون]] خلال [[انفجار عظيم|الانفجار العظيم]]، حيث أن درجة الحرارة انخفضت خلال بضع دقائق بعد الانفجار العظيم إلى درجة لا تكفي لتكون الكربون.
 
فإذا كان احتمال التفاعل الثلاثي لجسيمات ألفا ضعيف جدا، نجد أن التفاعل <sup>8</sup>Be + 8<sup>4</sup>He له نفس الطاقة التي يحتويها الكربون <sup>12</sup>C. كمايتسمكما يتسم التفاعل بين البيريليوم والهيليوم بالنشاط حيث له خاصية التفاعل الرنان resonance هذا ما يعمل على زيادة إنتاج الكربون-12 منهما. وقد تنبأ العالم الفيزيائي فريد هويل بضرورة هذا التفاعل الرنان بين [[بيريليوم|البريليوم]] والهيليوم من أجل تفسير وجود [[كربون|الكربون]] في النجوم من قبل أن تحققه التجارب المعملية. وقد أعطت تنبؤات هويل بضرورة وجود التفاعل الرنان (ويمكن وصف التفاعل الرنان بأنه شراهة زائدة للنواة الثقيلة لابتلاع نواة أو جسيم أصغر منها) وتم اكتشاف هذا التفاعل لاحقا وكان ذلك تأييدا كبيرا لنظرية تخليق العناصر في النجوم، والتي تنادي بأن جميع العناصر الكيمائيةالكيميائية قد تكونت من الهيدروجين، وأن الهيدروجين هو العنصر الأصلي في الكون.
 
ومن نتائج ذلك أن بعض أنوية الكربون-12 إلتحمتالتحمت كل منها بنواة هيليوم-4 لتكوين [[أكسجين|الأكسجين]] والمعروف أن العدد الذري للأكسجين هو 16. ومن العجيب أنه هنا أيضا يلعب تفاعل رنان آخر دوره في تخليق الأكسجين، كما ينتج عن ذلك الالتحام قدرا من [[طاقة نووية|الطاقة النووية]].
 
== تخليق الحديد ==
سطر 28:
 
ويؤدي ذلك إلى تكون كميات هائلة من [[كربون|الكربون]] ووزنه الذري 12 و[[أكسجين|الأكسجين]] ووزنه الذري 16. وعند تلك الحرارة العالية تتكون العناصر المجاورة للأكسجين في الجدول الدوري مثل [[فوسفور|الفسفور]] و[[كبريت|الكبريت]] و[[سيليكون|السيليكون]]، ويكاد الهليوم أن يُستهلك بأكمله عند تلك المرحلة.
[[ملف:Ring Nebula.jpg|left|250px |thumb|سديم Messier 57 وقد طرد النجم غلافةغلافه وتحول قلبه إلى [[قزم أبيض]] ]]
يؤدي الارتفاع المستمر في درجة الحرارة والاندماج الثلاثي للهيليوم عند 100 مليون درجة إلى انتفاخ بطيئبطيء للطبقات السطحية من النجم ويتزايد هذا الانتفاخ بزيادة الحرارهالحرارة الصادرة من قلب النجم ويتحول النجم إلى [[عملاق أحمر]] . بالنسبة لشمسنا فلا يزال بها قدر كبير من [[الهيدروجين]] ، وتفاعلاتهاالنوويةوتفاعلاتها النووية لا تزال في مرحلة تحويل الهيدروجين إلى هيليوم. ولكن من المتوقع مستقبلا بعد نحو 5 مليارات السنين وقرب انتهاء اندماج الهيدروجين ، وبدء اندماج الهيليوم أن يتمدد الغلاف الشمسي ويتسع حتى يصل إلى مدارات الكواكب [[عطارد]] و[[الزهرة]] ثم [[أرض|الأرض]]. ويبقى قلب الشمس
[[قزم أبيض|كقزم أبيض]].
 
وبحسب كتلة النجم، فالنجم ذو كتلة صغيرة نسبيا مثل الشمس تكون قوى الجاذبية فيه ضعيفة نسبيا ولا تستطيع رفع درجة الحرارة بحيث يبدأ الاندماج النووي التالي لاندماج [[الهيليوم]]. وتنتهي تلك النجوم [[قزم أبيض|كاقزامأقزامًا بيضاء]].
 
أما النجوم الأكبر 10 إلى 100 مرة من [[الشمس]] فيستمر [[اندماج نووي|الاندماج النووي]] فيها وكذلك يستمر تخليق [[عنصر كيميائي|العناصر ]]، حتى تصل درجة حرارة قلب النجم 3500 مليون درجة [[كلفن]] يتتابع خلالها تخليق عناصر أكثر [[ كتلة]] حتى الوصول إلى تكوّن [[الحديد ]] (كتلته الذرية 56). ولكن الحديد والعناصر المجاورة له مثل [[كوبالت|الكوبلت]] و[[نيكل|النيكل]] عناصر مستقرة. أي أن تخليقها لا يكون مصحوبا بارتفاع ذو شأن في درجة الحرارة. وعندما تضعف التفاعلات المنتجة للحديد تتغلب قوى [[الجاذبية]] وينهار النجم على نفسه في وقت قصير مؤديا إلى انفجار في صورة [[مستعر أعظم]].
سطر 41:
أما النجوم الكبيرة فتتميز بقوى جاذبية كافية لضغط المنطقة المركزية في النجم ويصاحبها ارتفاع في درجة الحرارة مما يعمل على استمرار التفاعل النووي داخله. وعندما تصل درجة الحرارة إلى 2000 مليون درجة تتخلق عناصر [[سيليكون|السيليكون]] و[[فوسفور|الفسفور]] و[[كبريت|الكبريت]]. ومن ضمن التفاعلات الجارية في قلب النجم تفاعلات يدخل فيها الكربون والأكسجين وينتج عنها [[نيوترون|نيوترونات]] بغزارة. وحيث أن النيوترون متعادل الشحنة فهو لا يتنافر مع [[نواة (توضيح)|أنوية]] الذرات ذات الشحنة الموجبة. وباستطاعة [[نيوترون|النيوترون]] دخول النواة وتمتصه النواة، ويرتفع بذلك وزنها بمقدار 1 [[وحدة كتل ذرية]]. بواسطة تلك التفاعلات التي تتميز بامتصاص الأنوية للنيوترونات neutron capture تتكون مجموعة من العناصر الجديدة وبوساطة [[تحلل بيتا]] الذي يتبعها .وبتلك الطريقة تتكون في النجوم الكبيرة العناصر ذات كتلة ذرية بين 60 و 210. ومن ضمن تلك العناصر المخلقة بواسطة [[امتصاص نيوتروني|الامتصاص النيوتروني]] [[زئبق|الزئبق]] و[[باريوم|الباريوم]] و[[فضة|الفضة]] و[[ذهب|الذهب]] والتي لا يمكن تفسير وجودها إلا من خلال ذلك التفاعل.
 
وتوجد عملية أخرى مشابهة لزيادة الكتلة الذرية من خلال الامتصاص النيوتروني، وتصاحب تلك العملية التي تتم سريعا انتهاء عمر النجم الكبير عندما ينفجر في صورة [[مستعر أعظم]]. ينتج عن ذلك الانفجار درجات حرارة تصل إلى 200 مليار درجة [[كلفن]]، تصتدمتصطدم الأنوية مع بعضها وينتج عنها المزيد من النيوترونات، وهذه مرحلة تسمي '''الامتصاص النيوتروني السريع ''' وينتج عنها عناصر أكثر ثقيلة. ففي هالة المتسعر الأعظم الغنية بالنيوترونات تمتص الأنوية الذرية نيوترونا تلو الآخر من قبل أن تتحلل بإصدار [[جسيم بيتا|أشعة بيتا]] ، وتتكون بذلك العناصر الغنية بالنيوترونات. وهذا هو الفرق بين الامتصاص النيوترون البطيء والامتصاص النيوتروني السريع. فخلال الامتصاص البطيء يكون للأنوية متسعا من الزمن لإصدار إلكترونا والتحلل من قبل امتصاصها [[نيوترون|لنيوترون]] جديد. وبواسطة الامتصاص النيوتروني السريع تنتج العناصر الثقيلة الغير مستقرة مثل [[البولونيوم]] و [[اليورانيوم]].
 
==وجود اليورانيوم في الأرض==
 
ينتج اليورانيوم والعناصر الثقيلة القريبة منه عندما ينفجر نجم بالغ الكتلة في صورة [[مستعر أعظم]] . ففي نجم تبلغ كتلته كتلة الشمس لا تكفي درجة حرارة قلبه لتخليق عناصر أثقل من الحديد. أما المستعر الأعظم فهذا الانفجار يحدث لنجوم تبلغ كتلتها 10 إلى 100 [[كتلة]] شمسية . كما أن النجم كبير الكتلة كهذه يستهلك وقودةوقوده النووي بسرعة أكبر عن معدل إستهلاكاستهلاك الشمس لوقودها ، فبينما يبلغ عمر الشمس حتى الآن 5و4 مليار سنة وباقي في عمرها نحو 5 مليار سنة أخرى حتى تنتهي في صورة [[عملاق أحمر]] ، يستهلك نجم كبير الكتلة وقوده خلال ربما 1 مليار سنة وينفجر في صورة [[مستعر أعظم]] ، مثال على ذلك نجم [[النسر الواقع]] الذي يبلغ عمره نحو 500 مليون سنة وباقي من عمره نحو 500 مليون سنة ، ينفجر بعدها [[مستعر أعظم|كمستعر أعظم]] . و يتفق العلماء على أن المجموعة الشمسية قد تكونت من أشلاء انفجار نجم سابق ضخم ([[مستعر أعظم ]]) وبذلك نجد في الأرض والشمس بعض الآثار من العناصر الثقيلة [[اليورانيوم|كاليورانيوم]] و [[الرصاص]] و [[الذهب]] و [[الفضة]].
== اقرأ أيضا ==
* [[كربون-12]]
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/wiki/تخليق_العناصر»