À la fin du 19ème siècle, un débat a éclaté parmi les scientifiques sur l'âge du soleil et sa durée de vie prévue. Physiciens de la journée ne pouvait pas imaginer un processus plus de contraction gravitationnelle ou de réactions chimiques qui donneraient lieu à l'énergie du soleil --- et pourtant ces processus donneraient un très court âge pour le soleil, quelque part dans les dizaines de millions d'années. Les géologues connaissaient déjà la Terre doit être plus vieux que cela. Il a fallu attendre la découverte des réactions nucléaires au 20e siècle que le puzzle a été résolu. Voici comment expliquer le processus de fusion nucléaire dans le noyau du soleil à un public.
Instructions
1 Rappelez à votre auditoire que toute la matière est constituée de sous-unités appelées atomes. Un atome est constitué d'un petit noyau, extrêmement dense contenant des protons et des neutrons; les protons ont une charge positive et les neutrons ont aucune charge. Le noyau est entouré par un grand nuage d'électrons.
2 Utilisez une métaphore pour expliquer les tailles relatives des particules dans un atome. Si un atome était la taille d'un stade de baseball, le noyau serait de la taille d'un atterrissage à la mouche sur la tête du lanceur. La plupart de l'espace dans un atome est occupé par le nuage d'électrons.
3 Expliquer ce qui se passe en tant que matériau se réchauffe. Tout d'abord un solide se fondre dans un liquide. A des températures encore plus élevées, le liquide va bouillir et devenir un gaz. Si vous continuez à chauffer le gaz à des températures extrêmement élevées --- températures comme celles à l'intérieur du soleil --- atomes il deviendra ionisé et de perdre leurs électrons, la formation d'un plasma.
4 Faites remarquer que les noyaux ont une charge positive et donc normalement se repoussent mutuellement. Pour les aider à surmonter cette répulsion et entrent en collision, très haute température et la pression est nécessaire. Pendant les premières années de la vie de notre soleil, la contraction gravitationnelle à condition que la chaleur nécessaire pour relancer un processus de fusion nucléaire.
5 Expliquez que, à des températures très élevées, les noyaux d'hydrogène dans un plasma se déplacent si vite qu'ils peuvent parfois entrer en collision malgré la répulsion qu'ils éprouvent, car ils sont tous deux chargés positivement. Une fois qu'ils entrent en collision, l'interaction forte ou la force nucléaire forte (la force qui maintient les noyaux ensemble) les maintient collés ensemble pour former un nouveau et plus grand noyau. Le nouveau noyau a une masse légèrement plus petit que l'ancien, cependant, ce qui signifie qu'une partie de la masse a été convertie en énergie.
6 Rappelez à votre public de la célèbre équation d'Einstein, E = mc-squared, où c est la vitesse de la lumière, ce qui est un très grand nombre. Comme m est multiplié par c au carré, cette équation implique que la masse peut être convertie en énergie, et quand cette conversion a lieu, une très petite quantité de masse devient une très grande quantité d'énergie.
7 Faites une courte pause pour un effet dramatique, puis briser le processus de fusion dans le soleil dans les étapes réelles qui ont lieu. Le soleil est plus de 71 pour cent d'hydrogène en masse, avec un autre 27 pour cent étant de l'hélium. Les réactions de fusion dans le noyau du soleil utilisent l'hydrogène comme carburant. Un noyau d'hydrogène est juste un proton solitaire sans neutrons attachés.
8 Dites à votre public que le processus commence lorsque deux fusibles de noyaux d'hydrogène et de produire un noyau de deutérium, un isotope lourd de l'hydrogène qui a un neutron et un proton. Comme l'un des deux protons se transforme en un neutron, un neutrino et un positron sont éjectés dans le processus. Un positron est la contrepartie de l'antimatière d'un électron, et quand il entre en collision avec un électron, ils annihilent les uns des autres, la conversion de la masse en énergie. Un neutrino est une particule élémentaire qui n'a aucune charge, interagit faiblement avec la matière et a une masse très petite.
9 Expliquer qu'un noyau de deutérium peut à son tour avec un autre fusible hydrogène pour former un noyau d'hélium avec une lumière de neutrons et deux protons. La légère différence de masse entre le deutérium et indépendant des noyaux d'hydrogène et le noyau d'hélium résultant est converti en énergie sous forme de rayonnement électromagnétique, et plus particulièrement un rayon gamma.
dix Expliquez que deux des noyaux d'hélium légers formés à travers ce processus peut maintenant fusible pour devenir un noyau d'hélium-4, qui a deux protons et deux neutrons, éjectant deux protons (deux noyaux d'hydrogène) dans le processus. L'ensemble de la série d'événements est appelée la "réaction en chaîne de pp," et il est le processus qui chauffe le noyau du soleil il brille et fournit de l'énergie pour nous ici sur Terre.
Conseils et avertissements
- Essayez d'aider votre public à travers les parties difficiles avec des dessins ou des images. Si vous avez un tableau, vous pouvez dessiner les protons, les neutrons et les neutrinos dans la réaction en chaîne de pp et utiliser des flèches pour indiquer ce qui arrive à chacun. Alternativement, si vous avez PowerPoint, vous pouvez préparer des diapositives à l'avance et utiliser des images plus colorées pour aider votre auditoire à comprendre ce qui se passe.