Question:
Les neutrons étant plus massifs que les protons, le Soleil augmente-t-il sa masse en fusionnant des éléments?
jbradvi9
2020-01-29 17:45:05 UTC
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D'où provient la masse lorsque les neutrons sont produits à partir des protons du Soleil?

Si un positron est créé, est-ce qu'il s'annihilera avec un électron proche?

Oui, les positrons s'annihilent avec les électrons proches.Voir https://astronomy.stackexchange.com/a/33277/16685
Votre question principale est de savoir si le Soleil augmente en masse, mais le corps de votre question demande d'où vient la masse supplémentaire dans un neutron produit à partir d'un proton.Cela semble être deux questions différentes.
Est-il même judicieux de parler de masse plutôt que d'énergie de masse pour des choses comme les étoiles?
** D'où vient la masse ** - Voulez-vous dire la masse des neutrons?Ce que vous voulez dire n'est pas clair.Vous devriez peut-être demander d'où viennent les neutrons.
Il semble assez clair que la masse du Soleil n'augmente pas.Il envoie des particules dans l'espace (vent solaire) et émet des e.m.radiation.Alors sa masse se déforme.Sa masse est ** en ** augmentée par l'absorption des particules cosmiques mais cette augmentation est submergée par la diminution.
-1
Parlez-vous de la fusion de deux deutons?
Si tel est le cas, la réponse est simple.La masse combinée diminuée de deux protons et d'un neutron permet de former un neutron libre de masse plus élevée qu'un proton.Pour plus de détails, voir ci-dessous.
Sept réponses:
Ross Presser
2020-01-30 02:21:51 UTC
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Alors qu'un neutron libre a plus de masse qu'un proton libre, un noyau d'hélium-4 lié a moins de masse que deux protons libres et deux neutrons libres.En fait, le noyau d'hélium-4 a moins de masse que quatre protons libres.La différence réside dans l'énergie de liaison du noyau.Par conséquent, comme les autres réponses l'indiquent correctement, les étoiles perdent constamment leur masse, ne la gagnent pas, par leurs réactions de fusion.

Oui mais quand vous soustrayez de la masse à cause de la fusion, vous en ajoutez à cause de la création de neutrons ... Est-ce vrai ...
@jbradvi9: Non, ce n'est pas vrai.Comme cette réponse et celle de Codename 47 l'indiquent clairement, les neutrons et les protons d'un noyau d'hélium-4 ont une masse inférieure à 2 protons libres et 2 neutrons libres.C'est pourquoi la fusion est un processus exothermique, non?
@jbradvi9: Les étapes intermédiaires le long du chemin de 4x protons libres à 1x noyau He n'incluent pas de neutrons * libres *, donc la masse d'un neutron libre n'est pas directement pertinente.
Cette réponse doit être modifiée pour souligner qu'un noyau d'hélium-4 a moins de masse que quatre protons libres.S'il est vrai qu'il a également moins de masse que deux protons libres et deux neutrons libres, cela ne prouve pas le point.
Apparemment, le taux de perte est d'environ 4 millions de tonnes par seconde.Plus 1,5 environ pour le vent solaire ...
J'ai édité à la suite de quelques votes positifs
@jamesqf Je pense que la façon dont vous l'avez dit est un peu déroutante.Cela n'a pas de sens de se poser la question «quelle est la masse d'un neutron * dans * le noyau« He par rapport à un neutron libre ».Tout ce que vous pouvez dire, c'est que lorsque vous mesurez la masse d'un noyau ⁴He, elle est nettement inférieure à la masse de deux protons libres plus la masse de deux neutrons libres.
Codename 47
2020-01-29 17:51:22 UTC
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En fait, le Soleil perd de la masse tout le temps.Il rayonne de grandes quantités d'énergie, et à travers la relation énergie-masse $ E = m c ^ 2 $ , une énergie rayonnante signifie une masse rayonnante.

Puisque la masse d'un atome d'hélium est inférieure à la masse des quatre protons libres qui entrent dans le processus de fusion, on peut considérer la fusion comme le processus de conversion de masse en énergie.

Enter image description here

Pour mettre un numéro dessus;c'est environ 4 millions de tonnes par seconde.
Sans parler des vents solaires, qui peuvent (selon l'étoile) dégager des masses solaires entières de gaz dans un intervalle de temps relativement court.
Je me demande si l'infusion de matière extrasolaire ajoute à sa masse à un degré significatif?Cela doit sûrement se produire uniquement à cause du champ gravitationnel du Soleil.Mais combien?
@MPW, considère que le vent solaire et la pression du rayonnement solaire exercent une force extérieure assez importante sur tout ce qui tente de tomber dans l'étoile.C'est en fait assez difficile.
@BooleanDesigns En effet, je n'ai pas mentionné le vent solaire, car la question portait sur la fusion nucléaire.Fait intéressant, la perte du vent solaire est inférieure à la moitié de la perte de masse due à la fusion.J'aurais pensé que ce serait plus ...
@OscarBravo Eh bien, le vent solaire est alimenté par le même four nucléaire, et la plupart de l'énergie produite par la fusion s'échappe sous forme de rayonnement.Il ne reste plus grand-chose pour accélérer le vent solaire contre la gravité massive du Soleil - le vent solaire n'est pas exactement lent, mais il ne reste que des centaines de km / s.
Vous voudrez peut-être reformuler votre (bonne) réponse: par ex.remplacer «En effet» par «En fait»?
Merci @chris pour la suggestion, édité.
De plus, un petit pourcentage de l'énergie libérée est «rayonné» sous forme de neutrinos, puisqu'un neutrino est créé pour chaque proton converti en neutron.La masse résiduelle du neutrino est minuscule par rapport à son énergie cinétique.Voir l'article Wikipedia sur la chaîne p-p pour plus de détails.
Farcher
2020-01-29 18:14:14 UTC
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Oui, la conversion de l'hydrogène en hélium par fusion nucléaire libère de l'énergie au détriment des produits ayant moins de masse que les réactifs. L'équation de liaison entre énergie et perte de masse a été proposée par Einstein, $ E = \ Delta m \, c ^ 2 $ .

Les chiffres sont assez astronomiques.

En raison de la fusion nucléaire, le Soleil perd environ 4 millions de tonnes ( 4 $ \, 000 \, 000 \, 000 \ \ mathrm {kg} $ ) de masse chaque second et dans le processus produit 3,6 $ \ fois 10 ^ {26} \ \ mathrm J $ d'énergie par seconde.
Cela peut sembler beaucoup, mais si le Soleil continuait à briller pendant un autre 5 $ milliards d'années, il aurait perdu environ $ \ frac { 3} {10 \, 000} ^ {\ text {th}} $ de sa masse totale.

L'autre méthode de perte de masse du Soleil est le vent solaire, qui sont des particules ionisées "bouillies" de la surface du Soleil.
Ce processus représente environ $ \ frac 14 $ la perte totale de masse du Soleil.

Quelle est la différence entre l'augmentation de la masse due à la formation de neutrons et la diminution de la masse due à la formation d'un élément plus dense dans ce cas, l'hélium?
La différence est que par eux-mêmes les protons et les électrons ne deviennent jamais un neutron sans l'apport de beaucoup d'énergie, dans le langage chimique, il s'agit d'une réaction endothermique alors que la production d'un noyau d'hélium entraîne l'émission d'énergie - c'est une réaction exothermique.La direction «naturelle» d'une réaction est de diminuer l'énergie potentielle.
Veuillez me corriger si je me trompe lorsqu'un upQ expulse une charge + 1 sous forme de positron, le système perd une masse de positons et une masse de l'électron anihilé à proximité mais vous obtenez une masse augmentée en raison de la formation d'un downQ dans l'ancien proton ou réelSi la masse du neutron moins la masse du proton est supérieure aux deux masses d'un électron plus l'énergie de liaison, le système augmente en masse ... est-ce correct? Mais cette même équation pourrait également donner une diminution de la masse du système si lel'énergie de liaison enlève beaucoup de masse ...
Les chiffres sont * astronomiques? * Sans blague!;-)
craq
2020-01-30 08:20:20 UTC
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Les étoiles fusionnent l'hydrogène (protons nus) en hélium (deux protons et deux neutrons).Mais la réaction comporte un certain nombre d'étapes intermédiaires.La première étape fusionne deux protons avec du deutérium, un positron et un neutrino:

$$ ^ 1_1H + ^ 1_1H ~ \ rightarrow ~ ^ 2_1H + e ^ + + \ nu_e $$

Vous avez raison de dire qu'un neutron a une masse au repos plus élevée qu'un proton, mais cette réaction ne génère jamais de neutron libre.Le neutron est lié à l'autre proton à partir du moment où il est généré.L'énergie de liaison compense l'énergie supplémentaire de la masse au repos.

https://en.wikipedia.org/wiki/Proton%E2%80%93proton_chain_reaction

Ce défaut de masse est-il rayonné car les photons ou la masse dépendent de la fréquence de la fonction d'onde, alors peut-être que les nucléons liés ensemble donnent de l'énergie pour la forte interaction nucléaire et ont ainsi des longueurs d'onde plus longues et moins de masse en raison de ce fait?
@jbradvi désolé, je n'ai pas compris votre question.L'énergie sera divisée entre la masse de repos, l'énergie cinétique, le (s) photon (s) et l'énergie de liaison.Vous pouvez considérer l'énergie de liaison comme négative, car les particules ont une énergie plus faible lorsqu'elles sont liées que lorsqu'elles sont séparées.
Existe-t-il un mécanisme qui transfère l'énergie de liaison dans le proton pour créer le neutron?
@Wossname Je ne sais pas si «mécanisme» est le mot juste.Si je comprends bien, les protons sont forcés de se rapprocher extrêmement (aka collision) à cause de la pression et de la température massives dans une étoile.Dans cette plage, la force forte devient pertinente, et vous pouvez imaginer qu'elles deviennent momentanément «liées» comme un «noyau» avec 2 protons et 0 neutrons.Parce que la force forte agit, vous pouvez parler ou calculer une énergie de liaison à ce stade.Presque immédiatement, ce "noyau" très instable se transforme en noyau de deutérium, en positron, en neutrino et en énergie.
mathreadler
2020-01-30 02:49:00 UTC
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Non, elle diminue en masse .

Vous devez prendre en compte l'énergie de liaison dans le noyau de l'atome.Les protons et les neutrons sont très fortement liés par la force nucléaire puissante à l'intérieur du noyau d'un atome d'hélium.

Il faut beaucoup d'énergie pour essayer de les séparer.

Premièrement, vous devez vaincre la force électromagnétique pour les rapprocher si étroitement qu'ils fusionnent.

Mais à l'échelle d'un noyau atomique, la force nucléaire forte est beaucoup plus forte, donc une fois qu'ils fusionnent, la force électromagnétique n'a aucune chance de repousser les protons les uns des autres.

Dr Jonathan Kimmitt
2020-01-30 17:48:12 UTC
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Le soleil perd environ 4 millions de tonnes par seconde en masse.C'est en grande partie sous forme de lumière (qui a une masse de E = mc ^ 2) et de particules chargées telles que des noyaux d'hélium.

Alors les photons emportent masse ou énergie et température? ......
la masse équivaut à l'énergie, donc comme le soleil est incroyablement lumineux, cette quantité d'énergie a une masse significative.Les photons eux-mêmes sont sans masse, seule la longueur d'onde du photon détermine la perte de masse.La température est une mesure scalaire qui se rapporte à la longueur d'onde moyenne de l'émission d'énergie.
Alsee
2020-01-31 14:52:15 UTC
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Notez que la question posée D'où vient la masse lorsque les neutrons sont produits à partir de protons .Un neutron est fondamentalement (*) un proton + électron.Donc, la masse était déjà là en tant qu'électron et elle a fondamentalement fusionné avec un proton pour former le neutron.

Comme d'autres l'ont expliqué correctement, lorsque les protons et les neutrons se lient à un noyau, ils libèrent de l'énergie.E = MC ^ 2, le noyau lié a une masse inférieure à celle des protons libres et des neutrons.Cette énergie sort sous forme de lumière du soleil.

(*) Note de bas de page: Par souci de simplicité, j'ai délibérément ignoré les neutrinos.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 4.0 sous laquelle il est distribué.
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