ปฏิสสารการทำลายล้างในดาว

อิเล็กตรอนทำลายด้วยโพสิตรอนที่เกิดจากกระบวนการฟิวชั่นในดาว ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคใดที่สร้างอิเล็กตรอนใหม่เพื่อที่ดวงอาทิตย์จะไม่หมดอิเล็กตรอน หรือเป็นอย่างอื่นเกิดขึ้นพร้อมกัน?

วัฏจักรฟิวชั่นปกติในดาวก่อให้เกิดนิวตริโนและโพสิตรอนตามผลิตภัณฑ์ โพสิตรอนเหล่านั้นทำลายด้วยอิเล็กตรอนที่มีอยู่ในพลาสมาของดาวเพื่อผลิตแสงที่เราเห็นในที่สุด อิเล็กตรอนเหล่านั้นถูกแทนที่อย่างไร?

ห่วงโซ่โปรตอนโปรตอนในที่สุดแปลงสี่โปรตอนเข้าไปในนิวเคลียสของฮีเลียมหนึ่ง ประจุของโปรตอน 4 ตัวนั้นมีความสมดุลโดยอิเล็กตรอน 4 ตัว แต่ฮีเลียมนั้นมีโปรตอน 2 ตัว (และนิวตรอน 2 ตัว) ดังนั้นมันจึงต้องการเพียงแค่ 2 อิเล็กตรอนเท่านั้นที่จะมีความสมดุล

ในขณะที่คุณชี้ให้เห็นกระบวนการในการแปลงโปรตอนเป็นนิวตรอนจะปลดปล่อยโพซิตรอน (และอิเล็กตรอนนิวตริโน) และโพซิตรอนนั้นจะทำลายล้างด้วยอิเล็กตรอนอย่างรวดเร็ว

นี่คือแผนภาพจากหน้า Wikipedia ของเชน pp หลัก

ดังนั้นกระบวนการนี้จึงใช้โปรตอน 6 อันและปล่อยโปรตอน 2 อันนิวเคลียสฮีเลียมและโพซิตรอน 2 ตัว (บวกนิวตริโนสองคู่) และโฟตอนแกมมาอีกสองตัว โพสิตรอนทำลายด้วย 2 อิเล็กตรอนปล่อยโฟตอนมากขึ้น (ปกติ 2 หรือ 3 อันขึ้นอยู่กับการจัดตำแหน่งการหมุนของโพซิตรอนและอิเล็กตรอน)

หากคุณรวมทุกอย่างเข้าด้วยกันคุณจะเห็นว่าดุลประจุแม่เหล็กไฟฟ้าไม่เปลี่ยนแปลง

เราเริ่มต้นด้วย 4 โปรตอนซึ่งมีความสมดุลโดยอิเล็กตรอน 4 ตัวใกล้เคียงในพลาสมาหลัก (เราสามารถมองข้ามไฮโดรเจนคู่กลางที่ปล่อยออกมาอีกครั้งในที่สุด) เราจบด้วยฮีเลียมนิวเคลียสที่ต้องการเพียงแค่ 2 อิเล็กตรอนเท่านั้นที่จะมีความสมดุลทางไฟฟ้าดังนั้นหากอิเล็กตรอน 2 ตัวอื่น ๆไม่ได้ถูกทำลายดังนั้นดาวจะสร้างประจุลบมากเกินไป

พวกเขาจะไม่ถูกแทนที่

ฟิวชั่นในดาวฤกษ์ทั่วไปหมายถึงกระบวนการหลายอย่างจริง ๆ แล้วนิวตริโนเกี่ยวข้องกับสิ่งเหล่านี้โดยทั่วไป:

• $p + p \rightarrow D + \nu_e + e^+$
• $T \rightarrow He_3 + \nu_e + e^+$

$e^- + e^+ \rightarrow 2 \gamma$

$c$

$\beta^+$$\nu_e$

$n \rightarrow p + e + \nu_e$$p \rightarrow n + \overline{\nu_e} + e^+$$W^+$$W^-$$Z^0$

เมื่อใดก็ตามที่มีการสร้างอิเล็กตรอนก็จะมีการสร้างอิเล็กตรอน antineutrino ขึ้นมาด้วย สิ่งสำคัญคือพวกเขาทั้งสองยังคงเหมือนเดิม:

• จำนวน lepton (จำนวนรวมของอิเล็กตรอนและนิวตริโนอิเล็กตรอนปฏิปักษ์นับลบ)
• และประจุไฟฟ้า (อิเล็กตรอน: -1, โพซิตรอน: +1, โปรตอน: +1, นิวตรอน: 0, นิวตริโน: 0)

ปฏิกิริยาทั้งหมดในดวงดาวเป็นไปตามกฎหมายเหล่านี้

ดาว Ps กำลังหลอมรวมไฮโดรเจนส่วนใหญ่เป็นองค์ประกอบที่หนักกว่า ไฮโดรเจนไม่มีนิวตรอนองค์ประกอบที่หนักกว่าทั้งหมดมี (โดยทั่วไปเมื่อจำนวนโปรตอนของนิวเคลียสเพิ่มขึ้นเช่นกันอัตราส่วนของนิวตรอนก็เพิ่มขึ้นด้วย) ดังนั้นแนวโน้มระยะยาวคือจำนวนของอิเล็กตรอนและโปรตอนลดลงในดาวฤกษ์ขณะที่จำนวนนิวตรอนเพิ่มขึ้น ไม่มีอะไรมาแทนที่พวกเขา จุดจบสุดท้ายซึ่งเป็นไปได้เฉพาะในดาวที่ใหญ่กว่า (ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์) คือดาวนิวตรอนซึ่งมีอิเล็กตรอนเพียงเล็กน้อย (และโปรตอน) และดาวส่วนใหญ่เป็นลูกบอลนิวตรอนขนาดใหญ่

ฉันกำลังขโมยคำตอบอื่นเพียงเล็กน้อยเพื่อชี้แจงจุดนี้ สิ่งต่อไปนี้ไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นทั้งหมด แต่ควรอธิบายให้ชัดเจนว่าอิเล็กตรอนและโพสิตรอนมีความสมดุลอย่างไร

กุญแจสำคัญของคำตอบคือส่วนนี้ของปฏิกิริยา: อะตอมไฮโดรเจนสองอันกลายเป็นอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอม อะตอมไฮโดรเจนประกอบด้วยอิเล็กตรอนหนึ่งตัวและโปรตอนหนึ่งตัวและนิวตรอนเป็นศูนย์หรือมากกว่า ในขั้นตอนนี้ในโปรตอนไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมจะหมุนเป็นนิวตรอนปล่อยโพซิตรอนออกมาซึ่งอาจทำลายล้างอิเล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจนดังกล่าว ดังนั้นจะส่งผลให้เกิดไฮโดรเจนอะตอม (โดยมีหนึ่งโปรตอนและหนึ่งนิวตรอนและหนึ่งอิเล็กตรอน) และรังสีแกมมาสองตัว