ビッグバン直後に生成される物質は圧倒的に水素、次がヘリウム、そしてリチウムが少々である。この理論はガモフが1940年代に提唱した。当時はガモフはビッグバン直後にすべての元素が生成されると考えたらしい。だが、後続の研究(ガモフも含む)によって水素、ヘリウム、リチウムで生成は終わると分かった。
では、我々が目にする豊富な物質はどのようにして生成されたのか。そこは実にソフィストケイトされた奇妙でもあり合理的でもある宇宙のリサイクル屋が活躍するのである。なんちて。
簡単に言うと星が物質を作り超新星爆発でばらまく。星は重力で縮むが不法な圧力には耐えねばならぬ。人間 辛抱なのである。よって中心部で水素が核融合を起こしヘリウムに変わる。その際に放出されるエネルギーが不法な圧力である重力を支えるのである。まー別に不法ではないけどな。
で、水素が燃えなくなると次はヘリウムが燃え、次々と重い元素が生成され、鉄が生成されると核融合は止まり、その後は星の質量によって超新星爆発に至るか、赤色矮星になるか、中性子星になるかコースがいくつか用意されているらしい。
さて、一番はじめの水素がヘリウムに変わる話。宇宙論で水素が燃えるという場合には核融合を指す。実際にモノが燃えるという現象ではない。ちなみに萌えてはいない。
4 H -> He というように水素四個がHe一個に変わり質量欠損に相当するエネルギーを放出するのである。。。。。と書いてあるものが多々ある。
単純にこれだけだと疑問が出る。Heの原子核は陽子2, 中性子2である。そこだ。その中性子はどこから湧いてきたのか? 筆者(ワタクシ)はこれが数日前の夜から謎であった。最近は筆者は夢の中でいろいろと考える。アイデアは夢の中に出てくる。PythonとTensorFlowのインストールがうまくいかなかった場合も解決策は夢の中に出てきたのである。どーよ。なにがよ。
検索すると重水素が出てきた。なるほど重水素は中性子を含んでいる。三重水素も出てきて。なるほど中性子のタネがあったぞ・。・・・・
だが、待て待て。太陽は圧倒的に水素ガスである。それは重水素ガスではない。そもそも水素はどのようにして重水素になったのだ? ビッグバン直後に水素、重水素、三重水素と生成されたのか? どーよ。知るかよ ぎゃっふん。
次のサイトみっけー
http://www.nifs.ac.jp/ene/qa/qa_02.html
小学校低学年向けだな(笑) 粒子を、りゅう子、と書いておるす。

この図は重水素や三重水素からヘリウムが生成される様子を描いているのだが、まー小学生が相手だからなあ。
疑問は太陽の中心部で、どのようにして重水素が生成されるのか? そこです。何らかの仕組みがあって中性子が生成されるはずです。中性子がないと重水素ができず、当然ヘリウムもできませぬ。
やっぱ、小学校低学年向けはだめじゃ。マシなの探そう
https://www.k.u-tokyo.ac.jp/news/kouza/05/110925.pdf
東大の市民講座って書いてあるから小学生向けよりはマシなはず(笑)
筆者の疑問に対する回答はこれだお。

うーーむ。H 2つで重水素ができるんだぉ。陽電子とニュートリノを放出しているだお。
水素と重水素でヘリウム同位体ができて、その同位体が2つでHeができるんだぉ!!
結果としてHが4つでHeが1つ出来たんだぉ!!
ハンス・ベーテは天才だぉ!! って感心するばあいではないがなや。
一番はじめの水素が2つでどうして重水素ができるんだぉ?
いやいやいやいや、陽子が陽電子を放出すると確かに電気的には中性になるだぉ。うーーむ。そこの仕掛けがわからんちんだぉ。
中性子が電子とニュートリノを放出して陽子に変わる反応がある。ベータ崩壊というものだ。
それに対して、ここでは陽子が陽電子を放出して中性子に変わるってのか、それって陽子崩壊じゃんか。いいのか。そうなのか。陽子は崩壊しないって聞いたことがあるだぉ。
上の図では陽子が陽電子を放出して中性子に変わっていると考えざるを得ない。
太陽の中心部のちょ~高エネルギー状態では陽子が崩壊する? そなの?
しつこい筆者(ワタクシ)はまだまだ検索するんだお!!
そして、ついに見つけたんだぉ!!
http://radiation.shotada.com/chapter/02/

これは陽子が陽電子とニュートリノを放出して中性子に変わる図だぉ。
というわけで混乱してきた。
β崩壊にはマイナスとプラスがあるらしい。
中性子が電子を放出して陽子に変わる === ベータ(マイナス)崩壊
陽子が陽電子を放出して中性子に変わる == ベータ(プラス)崩壊
ここで陽子が崩壊している・・・とは解釈しないのであるかだぉ?
つまり、陽子崩壊という場合にはこういうの指す・・・ってかね、
http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/doc/sk/sk/pdecay.html

ま、いいか。p-pチェーンとかハンス・ベーテとかで検索すればいろいろ資料はでてくるだろう。
太陽中心部では水素が重水素に変わる反応がある。そこでは陽子が陽電子を放出して中性子に変わる。この現象を陽子崩壊とは言わないらしい。。。そこらがイマイチだ。
ちなみに石野陽子はなになにが崩壊、荒牧陽子は○○が崩壊、とは何の関係もない崩壊という用語であります(´・ω・`)
で、蛇足だが、この手の話は20年ぐらい昔も考えて2つのベータ崩壊については知っていたぞ、とさっき思い出した。どの本に書いてあったのか忘れたが、科学啓蒙書と言えば講談社のブルーバックスだ。200冊ぐらい持ってるし。
また蛇足だが、上の陽子が中性子に買わる、中性子が陽子に変わる、という現象は単独で起きるものではないのだろってことみたい。
一個の中性子をじーーと見ていたら、いつか陽子に変わるか? 一個の陽子をずーと見つめていたら恥ずかしくなって中性子に変わるか? そういう話ではなくて、いろんなものが絡んでくるようだ。
上の反応式のようなものは一般向けの説明のために多くを端折っていると想像する。
ここらはサイト等を検索すると理工系の大学の資料がヒットするので根気があって気合が入って、向学心に燃え萌えきゅーんしたら読もうかな。。。教科書は高くて手が出せんの(笑)
http://www.th.phys.titech.ac.jp/~muto/lectures/INP02/INP02_chap08.pdf
http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~kouichi.hagino/lectures/nuclphys2/notes17-10.pdf
こいつらはな、いや、この方たちは筆者とは人種が違うのである(´・ω・`)
posted by toinohni at 11:04| 東京 ☀|
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物理科学雑学
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