Αντιδράσεις Συντήξεως
Οι πυρηνικές αντιδράσεις, που δίνουν στον ήλιο τη θερμότητά του, μπορούν ν’ αναπαρασταθούν σε μικρή κλίμακα σ’ ένα κυκλοτρόνιο ή μια παρόμοια μηχανή. Μ’ αυτή τη διάταξι, οι πυρήνες ελαφρών ατόμων επιταχύνονται σ’ ένα ηλεκτρικό πεδίο σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Οι ενέργειές τους μετρώνται μέσω της μονάδας Μεγαηλεκτρονιοβόλτ (Mev.). Αυτή είναι η ενέργεια που αποκτάται από ένα ηλεκτρόνιο ή πρωτόνιο—οποιοδήποτε σωματίδιο με απλό φορτίο—όταν διασχίζη ηλεκτρικό πεδίο ενός εκατομμυρίου βολτ. Μια δέσμη τέτοιων σωματιδίων κατευθύνεται σ’ ένα στόχο ώστε να πραγματοποιηθή αντίδρασις μεταξύ των πυρήνων της δέσμης και του στόχου.
Ο πίνακας που συνοδεύει το άρθρο δείχνει μερικές αντιδράσεις συντήξεως που έχουν μελετηθή από πυρηνικούς φυσικούς στα εργαστήριά τους. Σε κάθε περίπτωσι, το ένα από τα σωματίδια που είναι πριν από το τόξο τίθεται σαν στόχος και το άλλο το πλήττει με υψηλή ταχύτητα. Για παράδειγμα, στην πρώτη αντίδρασι που φαίνεται στον πίνακα, ο πυρήνας ενός ατόμου υδρογόνου πλήττει έναν άλλο όμοιο, συντήκεται με αυτόν και εκπέμπει ένα θετικό ηλεκτρόνιο. Παρατηρείται μια μείωσις μάζας που μετατρέπεται σε ενέργεια σύμφωνα με την περίφημη εξίσωσι του Αϊνστάιν. Ε = mc2. Συνεπώς, τα προϊόντα της αντιδράσεως εκπέμπονται με περισσότερη ενέργεια από τα σωματίδια που συμμετέσχον στη σύντηξι. Στην περίπτωσι αυτή η ενέργεια που κερδίζομε είναι 2.000.000 ηλεκτρονιοβόλτ.
Για σύγκρισι, όταν καίγεται κάρβουνο η οξείδωσις ενός ατόμου άνθρακα αποδίδει μόνο τέσσερα ηλεκτρονιοβόλτ. Στις πυρηνικές αντιδράσεις έχομε να κάνωμε με ενέργειες εκατομμύρια φορές μεγαλύτερες απ’ ό,τι στις χημικές αντιδράσεις.
Οι πρώτες τρεις αντιδράσεις στον πίνακα πιστεύεται ότι είναι οι κυριώτερες που λαμβάνουν χώρα στον ήλιο. Μερικές από τις άλλες αντιδράσεις μπορεί να είναι ευκολώτερο να επιτευχθούν στο εργαστήριο. Θα παρατηρήσετε ότι στις αντιδράσεις 3, 5 και 6, όπου παράγεται το ήλιον—4, η ενέργεια που κερδίζομε είναι πολύ μεγαλύτερη. Αυτό προκύπτει από τους πολύ ισχυρούς δεσμούς που σχηματίζονται ανάμεσα σε δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια. Το ήλιον (He4) είναι πολύ σταθερό στοιχείο.
[Διάγραμμα στη σελίδα 20]
(Για το πλήρως μορφοποιημένο κείμενο, βλέπε έντυπο)
H1 ΠΡΩΤΟΝ
n1 ΝΕΤΡΟΝΙΟΝ ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ
H1 ΥΔΡΟΓΟΝΟ
H2 ΔΕΥΤΕΡΙΟΝ ΙΣΟΤΟΠΑ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ
H3 ΤΡΙΤΙΟΝ
He3
He4 ΙΣΟΤΟΠΑ ΤΟΥ ΗΛΙΟΥ
ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΑΠΟ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΥΝΤΗΞΕΩΣ
Στον Ήλιο:
(1) H1 + H1 H2 + e+ 2.0 Mev
(2) H1 + H2 He3 5.5 Mev
(3) He3 + He3 He4 + H1 + H1 12.9 Mev
Άλλες Αντιδράσεις:
(4) H2 + H2 He3 + n1 3.2 Mev
H3 + H1 4.0 Mev
(5) H2 + H3 He4 + n1 17.6 Mev
(6) H2 + He3 He4 + H1 18.3 Mev