Fizyka jądrowa
grudzień 2024•3 pkt

Zadanie 10.4

Cykl protonowy to łańcuch reakcji termojądrowych zachodzących w gwiazdach. W wyniku tych reakcji z czterech protonów powstaje stabilne jądro helu. Energia uwalniana podczas tego cyklu jest głównym źródłem energii Słońca.
Pierwszym etapem cyklu protonowego jest fuzja (połączenie) dwóch protonów. W jej wyniku powstają: cząstka e+e^+ (pozyton, nazywany też antyelektronem), jądro izotopu pewnego pierwiastka, który oznaczymy jako X, oraz tzw. neutrino elektronowe νe\nu_e.
Masy jąder i cząstek uczestniczących w opisanej fuzji protonów, wyrażone w jednostkach atomowych, mają następujące wartości:
mp=1,007276 um_p = 1,007276\,u – masa protonu
mX=2,013553 um_X = 2,013553\,u – masa powstałego jądra
me=0,000549 um_e = 0,000549\,u – masa cząstki e+e^+
Neutrino ma zerowy ładunek elektryczny, a jego masę możemy pominąć.

Zadanie 10.4.
Energia ΔEkin\Delta E_{kin} uwalniana podczas fuzji dwóch protonów jest równa różnicy energii kinetycznych, jakie mają w sumie produkty tuż po fuzji (jądro X, cząstka e+e^+ i neutrino νe\nu_e), oraz energii kinetycznych, jakie mają w sumie dwa protony przed fuzją.
W obliczeniach energii wykorzystaj związek:
1 u⋅c2≈931,5 MeV1\,u \cdot c^2 \approx 931,5\,MeV – cc to wartość prędkości światła w próżni.
Oblicz ΔEkin\Delta E_{kin} – energię uwalnianą podczas fuzji dwóch protonów. Wynik podaj w MeVMeV, zaokrąglony do dwóch cyfr znaczących. Zapisz obliczenia.
Uwaga! W bilansie energii pomijamy energię uzyskaną z anihilacji cząstki e+e^+ z elektronem napotkanym w otoczeniu (to jest odrębny proces).