Warum verschmilzt Lithium bei niedrigeren Temperaturen als Wasserstoff?

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Dies ist eine grundlegende Frage, aber sie nervt mich. In dem Wikipedia-Artikel zur Lithiumverbrennung heißt es:

Sterne, die per Definition die für die Fusion von Wasserstoff erforderliche hohe Temperatur (2,5 × 10 ^ 6 K) erreichen müssen, verbrauchen schnell ihr Lithium. Dies geschieht durch eine Kollision von Lithium-7 und einem Proton, das zwei Helium-4-Kerne erzeugt. Die für diese Reaktion erforderliche Temperatur liegt knapp unter der für die Wasserstofffusion erforderlichen Temperatur.

Ich würde mir vorstellen, dass Lithium mit mehr Protonen eine stärkere Coulomb-Abstoßung aufweist und höhere Temperaturen erfordert, um mit Wasserstoff zu fusionieren. Nun, dieser Artikel ist ziemlich lückenhaft, da er keine Quellen zitiert, und ich würde dies normalerweise ablehnen. Aber nach hier tritt Lithium Verbrennung in Proto, bevor Wasserstoff - Fusion selbst stattfindet. Wie könnte Lithium bei so niedrigen Temperaturen mit Wasserstoff verschmelzen?

star temperature stellar-astrophysics hydrogen nucleosynthesis Sir Cumference
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Antworten:

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Die langsamste Reaktionsgeschwindigkeit in der pp-Kette bestimmt, wie schnell Wasserstoff im Kern eines sonnenähnlichen Sterns "verbrennen" kann. Dieser geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist eigentlich die Fusion zweier Protonen zu Deuterium über das Diproton und ein schwacher Wechselwirkungszerfall.

Die Fusion von Lithium, bei der es mit einem Proton fusioniert und sich dann in zwei Heliumkerne aufspaltet, ist tatsächlich Teil der PPII-Reihe von Reaktionen, die Helium 3 in Helium 4 umwandeln. Es beinhaltet keine schwachen Wechselwirkungen und daher den Querschnitt bei einer bestimmten Menge Die Temperatur ist viel höher als der erste Schritt in der pp-Kette, unabhängig von der stärkeren Coulomb-Abstoßung zwischen den Reaktanten. Es wird daher bei niedrigeren Temperaturen ausgelöst - wie Sie sagen, tritt das "Verbrennen" von Li in Sternen mit geringer Masse vor der Hauptsequenz auf, lange bevor das "Verbrennen" von Wasserstoff beginnt (aber nach dem Verbrennen von Deuterium).

Rob Jeffries
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Hmm ... also wenn der Kern eines Sterns heiß genug für die Lithiumverbrennung ist, aber nicht für die Wasserstoffverbrennung, könnte er dann immer noch als Protostern betrachtet werden?
Sir Cumference
@ SirCumference Ein Stern weiß nicht, dass er ein Stern ist, bis er Wasserstoff verbrennt. Es gibt wenig Physik, die zwischen einem "Stern" mit einer Sonnenmasse von 0,1, der nach einer Kontraktion von etwa 200 Millionen Jahren schließlich H verbrennt, und einem Braunen Zwerg mit einer Sonnenmasse von 0,02 unterscheidet, wenn beide 10 Millionen Jahre alt sind. Ich nehme an, pedantisch könnte man einen Protostern von einem Braunen Zwerg anhand seiner Masse unterscheiden.
Rob Jeffries
Warum benötigt Helium zum Schmelzen so hohe Temperaturen, selbst wenn es eine geringere Coulomb-Abstoßung als Lithium aufweist? Es erfordert nichtβ+zerfallen.
Sir Cumference
@ SirCumference (a) Die Coulomb-Abstoßung zwischen zwei He-Kernen ist größer als zwischen Li und einem Proton. (b) Sie müssen DREI auf einmal an derselben Stelle haben - es ist die "dreifache Alpha-Reaktion".
Rob Jeffries
Warum ist das so? Es sind zwei Protonen gegen drei Protonen.
Sir Cumference