Načítám

Transkript

Představme si, že máme v prostoru obrovský mrak plovoucích atomů vodíku. Když říkám obrovský mrak, myslím obrovský rozměr a obrovskou hmotu. Když zkombinujeme tyto atomy vodíku, bude to opravdu obrovská, obrovská věc. Víme, že gravitace bude atomy vodíku přitahovat k sobě. Běžně o gravitaci atomů nepřemýšlíme, ale pomalu to ty atomy ovlivňuje, budou se pomalu přitahovat stále blíže a kondenzovat. Pomalu se pohybují do těžiště všech atomů. Pomalu se pohybují. Když se posuneme dopředu, tak budou tyto mraky hustší a hustší. Atomy vodíku do sebe budou narážet, třít se o sebe a budou se navzájem ovlivňovat. Takže to bude stále hustší a hustší. Tady je obrovská masa atomů vodíku, takže jejich teplota vzrůstá a budou se stále srážet až do té doby, než se stane něco opravdu zajímavého. Představme si, že jsou uprostřed opravdu husté a je tam obrovské množství atomů vodíku. Nenakreslím přesné množství atomů, pouze vám chci dát představu. Tady je obrovský tlak gravitace působící směrem dovnitř. Vše se chce dostat do středu hmoty našeho mraku. Teplota se zde blíží 10 milionům kelvinům a v tomto bodě se stane něco krásného. Abychom si lépe uvědomili, co se děje, tak si vzpomeňme, jak vypadá atom vodíku. Chci se zaměřit jen na jádro vodíku, kde je proton. Pokud chcete přemýšlet o vodíku, má také elektron obíhající kolem něj. A nakreslím další atom vodíku přímo zde. Zjevně tato vzdálenost není v měřítku a tato taky ne, protože jádro je obvykle mnohem menší než skutečný poloměr atomu. Takže víme z Coulombova zákonu, že tato 2 pozitivně nabitá jádra by se nechtěla dostat blíže k sobě, ale víme, že v případě, že by se blízko k sobě dostala, pod obrovskou teplotou a obrovským tlakem by bylo možné, aby se dostala k sobě, pak náhle převáží silná interakce, která je mnohem silnější než Coulombova síla. A pak se jádra těchto dvou vodíků spojí. To je to, co se stane, když je to dostatečně horké a husté. Máme dostatečnou teplotu a dostatečný tlak k překonání Coulombovy síly a dostaneme dva protony blízko k sobě, takže dojde k fúzi, vznícení. Chci zde být velmi přesný. Není to vznícení a hoření v klasickém slova smyslu, ne jako uhlík s kyslíkem. A důvod, proč se tomu říká vznícení, je ten, že když se tyto dva protony spojí, výsledné jádro má maličko menší hmotu. Tak v první etapě máte opravdu dva protony pod dostatečným tlakem. Samozřejmě se to nestane díky Coulombovým silám. Tady je dostatečný tlak a potom je silná interakce prostě spojí dohromady. Jeden z nich degraduje na neutron a výsledná hmota tohoto páru je menší než hmota každého původního protonu. Jenom o maličko, ale toto maličko znamená velkou energii. Plus energie, a tato energie je to, co nazýváme vznícení. A tato energie nám poskytuje trochu tlaku směrem ven, takže se tato věc nehroutí. Takže jakmile dostaneme dostatečný tlak, nastane fúze a tato energie vyrovnává tlak toho, co je teď hvězdou. Takže teď máme vznícení ve středu… Máme ostatní molekuly pokoušející se dostat dovnitř, tvoří tak tlak pro fúzi. Na co se vodík změní? První krok reakce. Dělám nejzákladnější druh fúze, ke které v hvězdách dochází, vodík se roztaví do deuteria, které je nazýváno těžký vodík. Ale je to stále vodík, protože má jeden proton a jeden neutron. Ještě to není helium, protože nemá dva protony. A deuterium se dále slučuje a nakonec skončíme s heliem. Na této periodické tabulce můžete vidět… Ztratil jsem periodickou tabulku, ukážu ji v dalším videu. Ale víme, že vodík má atomové číslo 1 a také má relativní atomovou hmotnost 1. V jádru má pouze 1 nukleon, ale když se spojí, stává se z něj vodík dva, což je deuterium, které má 1 neutron a 1 proton, to jsou 2 nukleony, a to se nakonec spojí do helia. A podle definice má helium 2 protony a 2 neutrony. Mluvíme o izotopu ‚helium 4‘, ten má atomovou hmotnost 4. Tento proces uvolní spoustu energie, protože atomová hmotnost helia je o trochu menší než 4krát hmotnost každého vodíku. Energie z fúze, která probíhá za velkého tlaku a teploty, udržuje hvězdu stabilní. A jakmile je hvězda v tomto stádiu, jakmile se vodík v jádru sloučí do helia, tak je v hlavní části svého života. A v té je právě teď Slunce. A nabízí se otázka: Co když tam prostě nebylo dost hmoty, aby byla na této úrovni? Existují objekty, které se nedostanou do tohoto stadia produkce helia. Nebo menší objekty, které se dostaly do bodu, že v nich je velký teplota a tlak, ale k fúzi uvnitř jádra se prostě nedojde, něco jako Jupiter. Musíte dosáhnout určitého množství hmoty s tlakem a teplotou tak vysokými, že začne fúze. Ale u menších hvězd dojde k pomalejší fúzi. Když je ale hmota obrovská, k fúzi dojde opravdu velmi rychle. Takže to je hlavní myšlenka, jak se formují hvězdy a proč se do sebe nezhroutí a proč se ve vesmíru děje tento druh fúze. V dalších pár videích budeme mluvit o tom, co se stane, když začne vodíkové palivo v jádru docházet.