Fusionsprozesse in Sternen • Stellare Nukleosynthese • p-p-Kette • CNO-Zyklus (86) | Josef M. Gaßner
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- Опубліковано 14 січ 2023
- Von Aristoteles zur Stringtheorie (86): Stellare Nukleosynthese in Hauptreihensternen.
Wie verläuft die Kernfusion im Zentrum unserer Sonne - das sog. Wasserstoffbrennen - im Detail? Josef M. Gaßner erläutert die beteiligten Fusions-Prozesse Proton-Proton-Kette und den CNO-Haupt- und Nebenzyklus. Wie viele Neutrinos werden dabei erzeugt? Wie viele schwere Elemente enthält unsere Sonne, bzw. welche Metallizität weist Sie auf?
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Vielen Dank an alle, die unser Projekt unterstützen! - Наука та технологія
Ihre Begeisterung an der Sache ist so toll und vor allem, dass Sie uns immer wieder daran teilhaben lassen. Super!!! Danke!!!
Der Vergleich mit der Energie eines Komposthaufens ist der Hammer. Das hat mein Bild von der Sonne revidiert.....alles fusioniert so gemütlich wie ein Kachelofen vor sich hin und hält uns lange warm....
Sonntag ist gerettet. Vielen lieben Dank an Herrn Gassner.
333
86 Folgen hat diese grandiose Serie nun schon angesammelt. Jede einzelne Folge ist es wert angeschaut zu werden. Ich hoffe sehr, dass Herr Gaßner noch länger die kritische Masse an Begeisterung in sich trägt, um uns die vielfältigen Wunder des Universums zu erklären. Vielen herzlichen Dank dafür Herr Gaßner! Die nächsten Gelegenheiten um Sonnenstrahlen zu tanken, werde ich genießen.
Als nicht Deutscher, sondern deine westliche Nachbarn kann ich sagen diese Serie ist unglaublich grandios.
Möge diese Reihe nie, nie, nie aufhören!!!
Herr Gaßner, die Sonne und sie, Emotion pur und Leben pur. Wunderbarer Beitrag, danke!!!
Urknall, Weltall und jetzt doch auch wieder das Leben! Super
wunderbarer Schlußsatz, vor allem wenn man die Jahreszeiten auf die Lebenszeiten spiegelt 😀
Faszinierend, ein Mann, den Zahlen und Skalen so faszinieren. So wird auch trockener Stoff spannend!
Die Animation zum Tunnel Effekt am Anfang ist genial!
Vielen für die Arbeit!
stimmt so genial habe ich es auch noch nie visualisiert gesehen. Hilft super bei der Vorstellung(Auch wenn das natürlich - wie alles - trotzdem nur Modelle sind und auch Gluonen keine Kügelchen.)
Wunderbar und wie immer Inspiration für die eigene Existenz
Erstklassig erklärt, mit Begeisterung, Humor und Tiefgang. Wunderbar!
Danke, sehr interressant. Gottseidank gibt es so viele Spassbremsen! Erstaunlich der Überlebenswille von Masse und dass sich nicht alles in kurzer Zeit (wieder?) in so etwas wie Energie aufgelöst hat. 👍 🙂.
Das gefaellt mir sehr, sieht fast so aus als stünde ein System dahinter.
Ein schöner Ausklang des Wochenendes!
Dieses Deep Dive, auch wenn man nicht alles versteht, ist das Salz dieser Reihe. Da kann man die Wissenschaft wirklich atmen hören... Danke lieber Herr Gassner!!!
„Wenn diese warmen, frischen Photonen auf ihrer Haut auftreffen“ … einfach genial, jetzt weiß ich auch warum’s Nachts so kalt ist, da kommen nur Jahrzehnte bis Jahrtausend alte Photonen von anderen Sternen zu uns und klatschen ins Gesicht 😂, SCNR 😅
Naja bei "frisch" hat er ein wenig übertrieben der Josef. Tatsächlich sind die Photonen, bis sie die Sonnenoberfläche durchdringen, schon 150.000 Jahre alt, soweit ich mich erinnern kann. Da spielen die 8 Minuten Flugzeit zur Erde keine Rolle. Absolut frische Photonen bekommst aber wenn du dir mit der Taschenlampe selber ins Gesicht leuchtest 😆
Stimmt, an die 150.000 Jahre hab ich gar nicht gedacht! Was machen die eigentlich so lange in der Sonne, wo halten die sich auf bzw bewegen die sich da auch mit c?
@@MrMotifXS Die Photonen haben immer c, ab ihrer Emission in der Brennschale im Kern des Sterns... nur werden sie immer wieder an den Wasserstoffatomen (Gas-Dichte Zunahme aufgrund der Gravitationskraft) gestreut, somit verlängern sich die Wege um das milliardenfache bis sie den "freien" Raum bzw. die Schicht mit geringerer Dichte erreichen, so meine Interpretation.
@@karlhorst7505 Das ist so richtig.
Es kommt noch hinzu, dass bei Streuungen die Energie verändert wird. So können dann nach vielen vielen Schritten aus einem hochenergetischen Photon (500keV und viel mehr) final mehr als hundert oder tausende thermische dabei herauskommen. Das sind dann die die wir schon schön genießen sollen.
@@karlhorst7505 Ach, 150.000 Jahre...
Im Vergleich zum Licht vieler (der meisten?) Sterne auch nur ein Wimpernschlag.
Außerdem bin ich für die Zeit dankbar, in der die solaren Photonen im gros für uns überhaupt erst "genießbar" werden. 💡😄👍
Er faszinert mich immer wieder aufs Neue, ein Meister seines Faches, zweifellos der es am besten und geschicktesten Erklären und Berechnen kann.
Naltur ist unglaublich faszinierend. Und noch faszinierender ist es, dass wir das erforschen können. Phantastisc, dass UWL uns daran teilhaben lässt.
Inhaltlich war mir das meiste bekannt, aber selten sieht man das so schön aufbereitet.
Hausaufgabe ist erledigt. 😁 Vielen vielen Dank für diesen interessanten und lehrreichen Kanal. Bitte machen sie alle genauso weiter. ☺
Schöner Sschlusssatz zum Sonntag.🌞
Hallo Herr Gaßner! Habe heute das Buch, Weltall, Urknall und das Leben per Post bekommen und direkt angefangen zu lesen. Ich bin absolut begeistert. Verfolge den UA-cam-Kanal schon länger und habe es endlich mal geschafft, mir das Buch und noch 2 weitere Titel von ihnen anzuschaffen.
Schon bis Seite 30 gab es die ersten "aha"-Momente. Einfach ein tolles Buch.
Vielen Dank an Sie und Herrn Lesch. Solche Lektüre hilft mir in solchen Tagen wie jenen in denen wir aktuell leben und in denen so viele sicher geglaubten Dinge anscheinend ihre Wahrhaftigkeit verlieren, den Glauben an die Vernunft und Beständigkeit von Werten, nicht zu verlieren.
Das ist ein gutes Gefühl, nochmals vielen Dank dafür!
Eine der besten Folgen überhaupt. Tausend Dank !
Vielen Dank für ihr Video. Mich haben solche Nukleonsynthesen in Sternen und bei Supernovae immer schon fasziniert.
Ich freue mich sehr, dass es wieder ein neues Video von Ihnen gibt. Die schaue ich am liebsten. Danke dafür!
Also wenn die Außerirdischen auf der Erde landen würden, wäre ich sehr dafür Herrn Gaßner im Begrüßungskommitee mit hinzuschicken. Wenn's einer unserer Spezies verdient hat, dann er. Großartiges Video wieder 😄👍
Und wenn er ihnen eine Orange anbietet, erkennen sie darin sofort ihren Heimatstern wieder und wir werden sofort alle Freunde 🙂.
4:40 Die Sache scheint kompliziert zu sein, der Josef benötigt ZWEI Orangen!
Was mich aber am meisten erstaunt ist die doch recht geringe Energie, die je Kubikmeter Sonne erzeugt wird.
Herzlichen Dank für wieder einen sehr interessanten Vortrag.
DA haben Sie recht, das mit den 80W pro m3 das erstaunt, zumal wie ich Herrn Gassner verstanden habe (nochmal bei 12:40 ff nachgehört), er sich dabei nur auf den "Zentralbereich" der Sonne bezieht und nicht das ganze Sonnenvolumen?
Schöner Beitrag. Lebendig vorgetragen mit ein paar Grafiken, einer Animation und ein paar Formeln zur Unterstützung. So kann ich gut folgen und bin bis zum Schluß interessiert dabei. Ich wünschte, Herr Lesch würde es in seiner Reihe Omega Centauri auch so machen, damit ich bei seinen Beiträgen dort vor Langeweile nicht einschlafe.
Für mich ist immer wieder erstaunlich, zu welch phantasievollen Ausdrücken Physiker gelangen, die doch eigentlich den ganzen Tag mit solch "langweilig"-trockenen Dingen leben und arbeiten müssen, wie Zahlen und mathematischen Formeln ("Up-" und "Down-Quarks" mit roter, grüner Färbung)! 💪🏾😂
Diese Folge von Ihnen, sehr verehrter Herr Prof. Gaßner, ist aber an Poesie kaum noch zu übertreffen und damit nicht nur anschaulich und super lehrreich ohne Ende, sondern auch noch ... ja ... schön!👍🏾💪🏾👍🏾
Die enorme Verständlichkeit macht es mir auch erst möglich, dass mir hier ein evtl. bestehender Zusammenhang zwischen der Fusion in Sternen und der Entstehung von Leben an sich aufgefallen ist (hab ich aber, glaube ich, schon in einer früheren Erklärung dieses Prozesses von Ihnen geschrieben?), den ich hier gern (nochmals) zum Besten gebe.
Möge der Gedanken jemanden nütze sein oder wenigstens seinerseits angenehme Wärme erzeugen. 😎😂
Die Erklärung im Zuge der "PP-Kette", also der "Aufbereitung" eines Protons zu einem Neutron durch quantenmechanische Prozeße, und damit einer in diesem Universum stark unterdrückten Tendenz entgegen der grundsätzlichen Entwicklungsrichtung des Universums in dem wir leben allgemein, das ja von einer Zunahme des Chaos in ihm geprägt ist ("ein Baum verbrennt zu Asche, aber Asche nie zu einem Baum"
Liebes UWudL Team ihr macht das einfach toll.
Wieder großes Kino!
Das ist das beste Video, dass ich hier auf diesem Kanal gesehen habe.
Herr Gassner bereitet die Informationen immer so wunderschön auf und ist mit Herz und Gefühl dabei. Seine Euphorie macht einfach Spaß mit anzusehen.
Noch nie hat mir jemand so detailliert und klar die Kernfusion in der Sonne erklärt. Das zentrale Thema, das jedes Kind interessiert, "warum leuchtet unsere Sonne", ist hier das erste Mal mit tollen Videos wunderschön erklärt worden. Vor allen Dingen wie die Quarks miteinander verschmelzen ist in dem Video sehr anschaulich dargestellt. Aber auch die anderen Effekte, wie die Kernfusion stattfindet, wurden dieses Mal sehr schön ins Szene gesetzt.
Richtig gut finde ich, dass jetzt ein Mauszeiger zu sehen ist, damit man weiß, über welche Stelle auf einer Grafik gerade gesprochen wird.
Macht weiter so, euer Kanal wird immer besser
Interessant und verständlich rüber gebracht. Tolle Grafiken. Vielen Dank Herr Gaßner! 👍
Ich kann nur Sagen, Faszinierende
Tolles Video Danke
Ein wunderbarer Beitrag, Vielen Dank an Josef Gaßner!
Das war doch nicht etwa eine Kunstorange im Spiel? 😄
Hallo flachermars,
die gehäkelte Orange hat mir eine treue Zuseherin geschickt.
Grüße Josef M. Gaßner
@@UrknallWeltallLeben ein sehr schönes Geschenk 👌
Super Vortrag
Herzlichen Dank
G2 Stern we have. Thanks for all ya gave ❤
Immer sehr informativ und sehr gut erklärt
Hochinteressant! Wenn ich das so höre, schwindet mein Optimismus, die Fusion auf die Erde zu holen, um unser Energieproblem zu lösen. Brauchen wir mehr Komposthaufen?😀😂
grandiose folge. neutrinos und sterne, meine favorites :D
Danke für den Vortrag
14:39 10hoch38 Neutrinos pro Sekunde. Das über Milliarden von Jahren und bei Millarden von Sternen in der Milchstraße. Da fliegen aber beeindruckend viele im Unversum herum (ich gehe davon aus, dass fast alle davon noch existieren, wenn sie doch so wenig wechselwirken).
Sehr schöner Beitrag. Irgendwie zeigen solche Beispiele aber auch, das es da durchaus noch einiges zu entdecken geben könnte, erst recht wenn man die Erklärungen aus der Quantenmechanik anschaut.
Erwähntes Genie zum Schlußwort:
Johann Wolfgang von Goethe.
"Auch das ist Kunst,
ist Gottes Gabe,
aus ein paar sonnenhellen Tagen
sich so viel Licht ins Herz zu tragen,
dass, wenn der Sommer längst verweht,
das Leuchten immer noch besteht."
-Mit Grüßen aus der kalten Jahreszeit, A.
Vielen Dank👍😊
Das war absolut horizonterweiternd. 😎👍
Hervorragend gut erklärt,diese Fusionsprozesse in unserer Sonne und in anderen. Für mich als Christ einmal mehr ein Indiz für die Genialität des Schöpfers dieser Welt. Es kann kein Zufall sein, dass die Parameter so stehen, wie sie sind, sondern für mich muss da eine höchste Intelligenz hinter allem stehen, die das alles so gewollt hat. 1.Mose 1: Im Anfang schuf Gott Himmel und Erde.Das glaube ich als Christ.
Wäre es nicht so, wie es ist, wäre es eben anders. Und kein Mensch hätte sich so ein Super-Überwesen ausgedacht, welches in seiner Vorstellung alles erschaffen habe.
Es braucht keinen Schöpfer. Die Dinge basieren auf Kausalität.
Faszinierendes Universum in dem wir leben ✨
Herzlichen Dank.
Hallo,
vielen Dank für ein weiteres tolles Video!
Mich würde interessieren, wieviel Prozent am Sonnendurchmesser der Bereich ausmacht, in dem tatsächlich die Kernfusion stattfindet. Ich denke, er kann nicht sehr groß sein, da sonst der "Deckel" (tolles Bild!) nicht schwer genug wäre.
Vielen Dank für das tolle Video. Sie beantworten mir immer wieder Fragen von denen ich nicht wusste das ich sie hatte. Dann wundere ich mich....! Wieso bin ich da selber nicht drauf gekommen?
Das Ende war perfekt !! Und wer war es jetzt, Schiller😁
ne, des war der goetherich ...
Wie gut, dass es diese "physikalische Spaßbremse des Tunneleffekts" gibt; anders wär nämlich schlecht.
Herrlich 👏🤗
Ein Video am Sonntag. Das war eine nette Überraschung.
Hallo 2tja,
wir veröffentlichen immer am Sonntag, Dienstag und Donnerstag... Vermutlich haben Sie die Glocke nicht aktiviert.
Grüße Josef M. Gaßner
@@UrknallWeltallLeben Danke für die Antwort. Glocke war aktiv.
Bin es scheinbar immer noch gewohnt Ihre Videos am Freitag zu schauen 😅
Schönen Sonntag noch.
Der letzte Satz klingt nach Goethe,.... danke Josef Gassner, danke dem alten Meister.
Erstmal Danke für dieses tolle Video.
Das Meiste habe ich als Laie verstanden und kann es nachvollziehen. 😀
Bei einer Sache bin ich mir allerdings unschlüssig. Der CNO-Zyklus benötigt zwangsläufig Kohlenstoff und muss vorhanden sein. Dieser verkürzt die Lebensdauer eines großen Sterns enorm.
Wie ist es allerdings bei den großen ersten Sternen gewesen, wo es noch keinen Kohlenstoff gab? "Lebten" diese länger als neue Sterne vergleichbarer Größe und Masse?
Ich glaube, ich stehe hier komplett auf den Schlauch. 😉
Hallo maanke9600,
des Rätsels Lösung liegt in der Gesamtbetrachtung: Bereits beim Kollaps der Ausgangswolke entscheiden schwerere Elemente darüber, wie effektiv die Kühlprozesse ablaufen können. Ohne schwerere Elemente benötigt man somit sehr viel mehr Ausgangsmasse für einen erfolgreichen Kollaps. Deshalb waren die ersten Sterne sehr massiv mit entsprechenden Drücken und Temperaturen im Zentralbereich. Bereits die p-p-Kette läuft mit T hoch 4... Sobald dann Kohlenstoff vorhanden ist, gibt es kaum noch ein Halten...
Grüße Josef M. Gaßner
@@UrknallWeltallLeben Vielen Dank. 😀 Gerade diesen Zusammenhang habe ich bisher noch nicht ganz verstanden gehabt. Ich behaupte nicht, dass ich es nun vollkommen verstehe, aber jetzt habe ich wenigstens eine Ahnung davon und kann es bei Gelegenheit weiter vertiefen.
@@UrknallWeltallLeben Das soll heißen, dass selbst die allerersten Sterne sich den Kohlenstoff für den CNO Zyklus praktisch selbst erzeugt haben? Also z.B. durch die Fusion von 3 He zu C, möglich durch die extremen Temperaturen im Inneren der ersten Sterne?
Nein, die Sterne der ersten Generation hatten anfangs keinen Kohlenstoff zur Verfügung. Die Elemente im Periodensystem bis hin zu Eisen konnten erst beim Schalenbrennen entstehen, wobei die Größe/Masse des Sterns ausschlaggebend war, welche Schalen er im Laufe der Zeit wirklich zünden konnte.
Die von diesen Sternen erbrüteten Elemente wurden bei deren finaler SuperNova in den Weltraum geschleudert - einschließlich der bei der Supernova entstandenen Elemente über dem Eisen im Periodensystem.
Die Sterne der nächsten Generationen hingegen konnten diese Elemente für ihren Aufbau bereits nutzen.
-Grüße, A.
Danke für die tolle Folge von AzS.
Ich hätte 2 Fragen:
Verletzt der Tunneleffekt eigentlich die Energieerhaltung? Oder gibt es etwas das die Bilanz wieder ausgleicht?
Die andere Frage ist zu den Positronen: Die müssen doch dann mit den Elektronen im Plasma reagieren und zu Photonen werden.
Gibts es dann nicht irgendwann viel zu wenig Elektronen und das Plasma wird positiv?
ps. Sich von der Sonne anscheinen lassen konnte ich heute bereits beim Spaziergang erledigen 🌞🌞🌞
Zur Annihilation der Positronen mit den Elektronen: Es verschwindet aus dem ursprünglichen Pool zwar eine negative Ladung, dadurch dass ein Elektron verschwindet. Allerdings wandelt sich ja auch jeweils ein Proton in ein Neutron um, so dass auch eine positive Ladung "verschwindet". Die Erhaltungsgröße der elektrischen Ladung wird also nicht verletzt.
Meine Interpretation des Tunneleffektes ist, dass sich das System Energie ganz kurz (quantenmechanisch) ausborgt, ähnlich wie die Enstehung von Teilchenpaaren im Vakuum mit normaler Physik nicht zu erklären wäre.
Der Tunneleffekt funktioniert nur dann, wenn am Ende wieder Energie zur Verfügung steht (vereinfacht gesagt).
Die Graphik zeigt das sehr gut. Die gezeigte Kurve ist die Gesamtenergie, zusammengesetzt aus elektrischer Abstoßung und Anziehung durch starke Kernkraft. Weit außen nur Abstoßung. Am höchsten Punkt sehen wir, wie die starke Kernkraft anfängt zu wirken, denn die elektrische Abstoßung wird immer stärker. Dann ganz links wirkt die starke Kraft enorm und das Proton ist wieder "frei beweglich".
Das Proton ist also praktisch über den Wall hinübergerollt, ohne oben zu sein. Es war eben "im Tunnel". Ist Quantenmechanik, eben schwierig vorzustellen.
Sollte man das Proton einmal da messen, wo es zu wenig Energie hat, dann hat die Messung die Energie bereitgestellt. Also auch so wäre die Energieerhaltung nicht verletzt.
Ah, endlich was neues. Ich liebe diese Reihe.
Das Genie, dem wir das Schlusswort zu verdanken haben, ist übrigens Johann Wolfgang von Goethe.
Ah die Häkelorangen für den Onlineshop sind da 🍊🍊🍊
Cool wie immer. 👍👍👍
Vorschlag für eine kurze Darstellung der astrophysikalischen Anwendung des Wienschen Verschiebungsgesetzes: "Warum gibt es keine grünen Sterne?"
Das Wiensche Verschiebungsgesetz wurde von Dr. Gaßner bereits in Folge 24 seiner Reihe "Von Aristoteles zur Stringtheorie" vorgestellt, als es in der Hauptsache um die Herleitung des "Planckschen Wirkungsquantum" durch Max Plack ging. (Die Herren Wien, Rayleigh und Jeans spielen da im Vorfeld eine Rolle.)
Wirkung auf das menschliche Auge:
Das Spektrum der Schwarzkörperstrahlung ist von der Temperatur abhängig und erzeugt, wenn es um den sichtbaren Bereich des Lichts für uns Menschen geht, bei etwa 800 Kelvin rotglühende Strahlung, darunter dumpfe rotbraune Strahlung, darüber bei 3000-4000 Kelvin Glühlampenlicht (mittels glühendem Wolfram-/Osmium-Draht), bei bei 6000-7000 Kelvin ein Sonnen-ähnliches Spektrum und ab 7500 ein stark weißbläulich-glühendes Licht.
Bei niedrigeren Temperaturen als 4500 Kelvin am meisten nah-infrarote Strahlung (die wir als Wärmestrahlung spüren, aber mit unseren Augen nicht mehr sehen können) und bei höheren Temperaturen als 7500 Kelvin am meisten ultraviolette Strahlung hin zu immer härterer Strahlung (die wir nur messen, aber nicht mehr sinnlich wahrnehmen können - außer durch Haut- und Gewebeschäden).
Schwarzkörperstrahlung ist eine temperaturabhängige Mischstrahlung, sodass niemals direkt nur eine Frequenz aus dem Spektrum (wie genanntes Grün) entsteht.
-Grüße, A.
@@a.zweistein542 Vielen Dank für den Tipp! 🙂
pp ist irgendwie naheliegend, aber wie kamen Bethe und Weizsäcker nur auf den CNO Zyklus :O
Wieder mal ein sehr interessanter und informativer Vortrag.
Das Ende hat mich etwas verwundert. Weshalb wird für die Messung der Metallizität Eisen als Referenz genommen? Ich dachte bisher, in der Astrophysik seien alle Elemente schwerer als Helium "Metalle" (anders als in der Chemie). Man müsste doch eigentlich Wassserstoff + Helium im Verhältnis zu allem, was schwerer ist nehmen (- bzw den Kehrwert).
Hallo Tobias,
tatsächlich gibt es unterschiedliche "Metalle", die man für die Metallizität heranzieht - Eisen ist sehr gebräuchlich, aber beispielsweise auch Sauerstoff. Letztendlich sind es in der Astronomie zumeist historisch gewachsene Verfahren...
Grüße Josef M. Gaßner
Bei Thorium 234 einem Kernisomer verändert sich ja die Kernladungszahl auch zum 234 Aktinium nicht, aber unterschiedlicher Zerfalls - Energie. Es sind zwei unterschiedliche Thoriumisotope, das eine enthält ein ausgetauschtes Hyperneutron , gegen ein normles Neutron ausgetaucht. Nach außen schaut es nur gleich angeregt aus . Ein Hyperneutron ist aber gering anders als ein Neutron aufgebaut. Es besitzt noch ein zusätzlich gebundenes Positron und ein ausgleichendes Elektron und ein Nukleino drangebunden. Somit wird dies höherenergetisch aufladbar. Es hat auch eine leicht höhere Masse, das stimmt. Beide haben als sogenannte Kern - Isomere aber verschiedene Halbwertszeiten. Man kann sie auch nicht wie einen Kreisel anwerfen und dann leben sie wie Tantal Ta-180 = 7,1 *10 hoch 15 Jahre. Auch ein MRT ändert nichts an den beiden Isomeren/Isotopen. In Wahrheit hat es nach der Stabilitätsregel für Hyperprotonen in einer Schale ein spez Proton plus ein Normoneutron und ein noch energiereicheres auch strukturell leicht anderes Neutron : => Stabilitätsregel für Hyperprotonen 1z + 2 n [=N1+N2] .Dann ist hier die Lebenszeit bei Ta -180 sogar 7,1 *10 hoch 15 Jahre.
Ansonst ist es instabil und lebt nur 8 Stunden.
Endlich😋
Endlich mit 2 Orangen 😁👍
Kann eine heiße Akkretionsscheibe auch schwere Elemente fusionieren?
Oder andere hochenergetische Ereignisse? Oder sind Sterne die einzige Quelle für Elemente?
Hallo Handelsbilanzdefizit,
zu dieser Frage kommen wir noch, sobald wir uns die Nukleosynthese in massereichen Sternen angeschaut haben. Tatsächlich gibt es beispielsweise auch Fusion bei Kollisionen von Sternleichen wie Weißen Zwergen...
Grüße Josef M. Gaßner
Hallo und danke für das Video. Wenn der "Start" der Fusion 13 Milliarden Jahre dauert, wie kann unsere Sonne dann schon Fusionsenergie freigeben? Oder ist der cno Zyklus der " Start"?
Ich sag doch, meine Rede, einen ruhigen machen ist gut für die Lebensdauer!
@8:40 Warum läuft denn dann die p-2D->3He Reaktion in einer Richtung bevorzugt ab?
Hallo rene,
weil 3He etwas weniger Masse hat als die Fusionsteile...
Grüße Josef M. Gaßner
👏🏻👍🏻DANKE👍🏻👏🏻
Mal nur so als Idee..... gibt es denn die Möglichkeit auch Fusionskraftwerke mit dem Bethe Weizsäcker Zyklus zu betreiben, oder ist der wegen der radioaktiven zerfälle zu langsam?
Die Frage stelle ich mir auch grade.
Meine Rechnung dazu (gerne Korrigieren):
Wenn die Energieerzeugungsrate des Bethe-Weizäcker-Zyklus mit der 12-18. Potenz der Temperatur steigt, der Wirkungsquerschnitt von D-T-Fusion laut einem Video von Herr Zohm um etwa 20-25 Potenzen größer als der P-P-Wirkungsquerschnitt in der Sonne (nehmen wir 25 an), dann gilt:
18-te Wurzel aus 10^25 ~ 25 -> Das Plasma muss 25 mal heißer sein als das in der Sonne, bzw. das der P-P-Fusion in der Sonne. Das der CNO-Zyklus erst bei etwa 19Mio Kelvin effizienter als die P-P-Fusion wird nehmen wir diese Temperatur, der Einfachheit halber 20Mio Kelvin. Also sollte der CNO-Zyklus ab etwa 500Mio Kelvin effizienter laufen als die D-T-Fusion in irdischen Reaktoren. Ob wir diese Temperaturen derzeit erreichen können weiß ich aber nicht.
Wenn der Wirkungsquerschnitt aber nur mit der 12. Potenz wächst (12-te Wurzel aus 10^25 ~ 120), so müssen wir auf fast 2,4 Mrd. Kelvin aufheizen, dass ist glaube ich wirklich unrealistisch.
@@bengaali7692 klingt tatsächlich eher nicht machbar...
500 MK klingt ja noch machbar, weil wir uns da ja "nur" im Bereich 2,5 Fach von ITER bewegen, allerdings 2,4 GK wäre ja schon das 12 fache vom ITER und hört sich dann schon eher nach Zukunftsmusik, wenn überhaupt, an.
Ich habe mich immer gefragt warum die Sonne so lange lebt, warum die Fusion so lange dauert bzw warum es nicht sofort überall gleichzeitig passiert wenn die Sonne doch genug Hitze und Druck erzeugt um Fusion zu ermöglichen.
Jetzt ist mir einiges klarer.
Ist der rote wandernde Punkt ein Augentracker ?
8:36 Wie geht denn hier Bindungsenergie mit dem Tunneleffekt zusammen? Beim Tunneleffekt wird ja weniger Energie benötigt. Also das Zupacken ist nicht gleich der benötigten Energie, die es braucht, wieder auseinanderzugehen.
Hallo redhaegar,
der Tunneleffekt regelt nur, wann das Zupacken klappt und wann nicht. Die Bindungsenergie ist immer gleich.
Grüße Josef M. Gaßner
Die Energie die es braucht den Coloumb-Wall zu überwinden (Tunneleffekt) hat nichts mit der Bindungsenergie zu tun.
Ich denke, die dafür nötige kinetische Energie dürfte noch zusätzlich zur Bindungsenergie wieder frei werden. (Stichwort Impulserhaltung)
Inwieweit spielt der CNO-Zyklus bei massereichen Sternen mit einer geringen Metallizität eine Rolle?
Wenn pro m^3 nur 80W erzeugt werden, wie können wir auf der Erde mit Fusion Energie gewinnen bzw. wie groß müssten dann Fusionskraftwerke sein?
Das ist recht einfach wir lassen einfach den Teil der das Ganze extrem ausbremst weg (also p-p und starten mit Deuterium) und arbeiten dann mit deutlich höheren Temperaturen im Plasma des Fusionsreaktor als sie in der Sonne herrschen. Empfehlenswert dazu die Videos von Prof. Zohm auf diesem Kanal der dies genaustens erläutert.
Beste Hausaufgabe ever!!!
Eine Frage zur Metallizität: Wie kann man die im Stern erbrüteten schweren Elemente von denen unterscheiden, die bereits in der sternbildenden Wolke vorhanden waren, also von früheren Sternen stammen?
Hallo glpxt,
Eisen wird erst am Ende massereicher Sterne fusioniert - unsere Sonne wir beispielsweise Eisen nicht fusionieren, weil ihre Masse dafür nicht ausreicht. Das macht die Metallizität ja gerade so wertvoll bei der Bestimmung des Alters von Sternen. Man erkennt, ob das Ausgangsmaterial des Sterns bereits früher prozessiert wurde...
Grüße Josef M. Gaßner
@@UrknallWeltallLeben Also je mehr Metall im Stern, desto jünger ist er. Was ist dann mit älter gemeint, wie Sie 2 mal im Beitrag erwähnten? Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen.
Wenn man die Metallizität der Erde analysiert, weiß man wenigstens wie die Metallverteilung in der sternbildenden Wolke war.
Guten Abend. Ich habe eine Frage bezüglich der schweren Elemente in der Sonne. Sind die in jedem Fall das Fusionsprodukt unserer Sonne? Es könnte doch auch “aufgesammeltes” Material sein. Ist mein Gedanke da so falsch?
Unsere Sonne erzeugt im Moment ausschließlich Helium. Und das auch nur ganz im Inneren, für uns also nicht sichtbar.
Die vorhandenen schweren Elemente waren bei der Entstehung des Sonnensystems bereits in der großen Wolke vorhanden. Da ist nichts mehr dazugekommen.
Hallo heinz,
bei den schweren Elementen handelt es sich um Fusionsprodukte der Vorgängersterne, aus deren Material sich unsere Sonne gebildet hat.
Grüße Josef M. Gaßner
Danke. So dachte ich es mir. Ich habe das wohl im Video falsch verstanden
Bei der derzeitige Wetterlage muss ich leider lange warten um die Hausaufgabe zu erledigen 🙂
Herr Gassner Sie setzen hier , damit das Ganze , der p-p Mechanismus, funktioniert, einen Protonenzerfall voraus.
Nun ist es doch bisheriges Wissen in der Physik, dass das Proton stabil ist und eine Halbwertszeit von mindestens 10 hoch 34 Jahren hat. Nun werden Sie zwar einwenden, dass es sich hierbei um den Zerfall eines freien Protons handelt.
Doch gibt es hier Unterschiede zwischen frei und gebunden und warum?
Wo ist da ein Protonenzerfall?
Das ist nur ein "einfacher" Beta-Zerfall von Proton zu Neutron. Der umgekehrte Weg von freien Neutronen zu Protonen geht freiwillig in ca. 16 Minuten. Rückwärts geht es logischerweise auch, aber das ist entsprechend unwahrscheinlich; selbst innerhalb eines "He2 Kerns/Doppel-Protons". Daher die "Spaßbremse".
Der "echte" Zerfall eines Protons wäre die Umwandlung eines Quarks in ein Lepton (z.b. ein Tau). Und das wurde bisher noch nie gesehen.
Kann man denn den Tunneleffekt noch genauer erklären oder kann man "nur" die Wahrscheinlichkeit berechnen mit der er auftritt? Ich verstehe nicht, warum das passiert.
Hallo Donnerkai,
in den Videos zur Quantenmechanik in dieser Videoreihe (Von Aristoteles zur Stringtheorie) finden Sie detaillierte Erklärungen zum Tunneleffekt.
Grüße Josef M. Gaßner
@@UrknallWeltallLeben Dankeschön, gucke ich mir gerne an.
bezüglich des CNO Zyklus in Massereichen Sternen hätte ich eine Frage. Sehe ich das richtig dass die schweren Sterne erst genügend Kohlenstoff "erbrüten" müssen bevor der CNO Zyklus so richtìg los legen kann?
Hallo certhass,
Kohlenstoff ist bereits in der kollabierenden Molekülwolke vorhanden - nur die ersten Sterne hatten keine schweren Elemente...
Grüße Josef M. Gaßner
@@UrknallWeltallLeben stimmt, habe mich wohl zu ungenau bzw. Mißverständlich ausgedrückt. Das wenige an Kohlenstoff das bereits beim Kollaps der Molekülwolke vorhanden war, reicht dann um mittels des CNO Zyklus die Lebensdauer eines großen Sterns derart zu verkürzen? Bzw. wie große ist die Rolle des CNO Zykluses bezüglich der Lebensdauer eines Massereichen Sterns? Wieviel Einfluss hat die höhere Kerntemperatur auf die Lebensdauer? Meinem Laienhaften wissen nach müssten die Fusionsprozesse ja bei höheren Temperaturen effizienter ablaufen da sie nicht mehr auf die Tunnelwahrscheinlichkeit angewiesen sind? Das ist zumindest mein Wissensstand - der natürlich falsch sein kann.
Hallo certhass,
alle Ihre Fragen habe ich im Video behandelt - haben Sie es wirklich ganz angesehen?
Grüße Josef M. Gaßner
@@UrknallWeltallLeben habe ich, aber zu wenig genau. Nach etwas Nachlese habe ich es nun denke ich verstanden. Dadurch dass der CNO Zyklus bei höheren Temperaturen um ein vielfaches Effizienter abläuft als der Proton-Proton Zyklus wird der geringe Anteil an Kohlenstoff der als Katalysator zur Verfügung steht ebenfalls um ein vielfaches aufgewogen. Das war mein Denkfehler.
Das Ganze hat zumindest dazu geführt das ich nun weiß dass es 8 Fusionszyklen des Wasserstoffbrennens gibt (p-p Fusion und 7 CNO Zyklen). Danke für die Antwort und den Anstoss zum selber denken :)
Woher weiß man das eigentlich alles?Alles berechnet ?
Berechnungen und Schlussfolgerungen, denk ich wohl.
Zu welcher Reihe gehört dieses Video? Ich würde mir gern die ganze Reihe anschauen, finde sie aber leider nicht
Hallo serkannana6760,
die Reihe heißt: Können wir die Welt verstehen? Von Aristoteles zur Stringtheorie. Hier gehts zur Playlist: ua-cam.com/play/PLmDf0YliVUvGGAE-3CbIEoJM3DJHAaRzj.html
Viel Vergnügen!
Josef M. Gaßner
CNO Zyklus nochmal ausführlich dazu wäre interessant.
Hallo schleifservicerenelange,
hab ich doch ausführlich gezeigt - inklusive Haupt- und Nebenzyklus...
Grüße Josef M. Gaßner
@@UrknallWeltallLeben hab es grade bemerkt. Würde es gerne noch ausführlicher sehen.besonders der weg zur Supernova und die einzelnen folgen für den Kern. Die Zeiträume. Es ist einfach unfassbar faszinierend. Ihre Videos gefallen mir auf dem Kanal am meisten. Sehr ausführlich und sehr authentisch.
Gibt es eine genaue Referenz für das Video bei 6:20 min ?
Hallo Murksmueller,
die Farbladung in der Quantenchromodynamik inklusive der Gluonen als Vermittler der Starken Kernkraft haben wir in den QCD-Videos dieser Reihe detailliert besprochen. Da werden Sie fündig.
Grüße Josef M. Gaßner
@@UrknallWeltallLeben Danke für die Antwort, aber ich würde gerne das OrginalVideo mal sehen, also das hier unter "Credit CERN" verwendete Video. Ist das Video vom CERN, das sie hier eingebunden haben, frei verfügbar? Danke schon mal für die Info.
Was ist an älteren Mittelklassewagen auszusetzen? Ich jedenfalls cruise hier ganz gemütlich durchs All...^^
Ganz ganz großer Vortrag.
🌞🤩🌞
Wieso ist Eisen sozusagen die Endstation?
Hallo RegioLunar,
dazu kommen wir noch detailliert in den weiteren Phasen der stellaren Nukleosynthese. Ich bitte noch um etwas Geduld...
Grüße Josef M. Gaßner
♥️🙂
6:18-6:26 Ich wusste es schon immer: Fusion ist einfach ein Missverständnis!
Das kennt man ja aus der Fusionsküche, wo der Mix aus dem Mißverständnis regionaler Küchen immer wieder großartige Ergebnisse und Erlebnisse hervorbringt.
Welche Ausmaße müsste denn ein FusionsReaktor auf der Erde haben, damit verwertbar Energie “erzeugt” werden kann. Bei 80 W/m3.
Deshalb wird die p-p-Kette auf der Erde ja auch gar nicht erst gemacht.
Wenn es Ihnen nur um die Energiedichte geht (und nicht um die Technologie). Ein normales Kernkraftwerk von der Stange hat eine Leistung von ca 1,3 GW ... geteilt durch 80W/m^3 ergibt 16,25 Mio Kubikmeter bzw. ein Würfel mit 252 Meter Kantenlänge. Aber das mit dem magnetisches Einschluss wäre in einem Würfel eine echte Herausforderung 😲.
Das Ende allen Fortschritts ist die Gewissheit.
Heute ist ja die Elektronenhülle der Atome sehr gut erforscht. Man kennt die Hauptquantenzahl K, L, M, ... man weiß, dass in der n. Schale höchstens 2 n² Elektronen Platz haben, man kennt die Nebenquantenzahl s, p, d, f, die Spins usw.
Interessant ist nun, ob es einen ähnlichen Aufbau innerhalb der Atomkerne gibt, um das gesamte Spektrum der Kernfusionsprozesse über alle Elemente allgemeiner beschreiben zu können.
So ein noch zu entwickelndes Modell könnte z.B. vorhersagen, dass Atomkerne mit z.B. 400 Nukleonen, wovon 150 Protonen und 250 Neutronen sind, stabil sein könnten. Es geht also darum, Hauptquantenzahlen und Nebenquantenzahlen für die einzelnen Nukleonen im Atomkern aufzustellen.
So ein Modell könnte z.B. vorhersagen, dass ein Atomkern mit 150 Protonen und 250 Neutronen eine Halbwertzeit von 10^-10 Sekunden hätte, aber ein Atomkern mit 150 Protonen und 251 Neutronen nur von 10^-18 Sekunden.
So ein Modell könnte auch vorhersagen, wieviel Energie man benötigt, damit man durch den Abschuss eines Neutrons einen Atomkern mit 150 Protonen und 250 Neutronen in einen Atomkern mit 150 Protonen und 251 Neutronen umwandeln kann.
Wie wären die Hauptquantenzahlen und Nebenquantenzahlen der einzelnen Nukleonen (oder Quarks) innerhalb des Atomkerns?
Ich bin gespannt, ob da die Physiker in den nächsten Jahren mit theoretischen Berechnungen oder mit Beschleunigerexperimenten neue Erkenntnisse erzielen werden.
Hätte man so ein Modell, dann wüsste man genau, was man machen muss, um ein Element mit 150 Protonen und 250 Neutronen für zumindest 10^-10 Sekunden zu erzeugen.
Dieses Modell würde dann z.B. auch vorhersagen können, dass es keinen Atomkern mit mehr als z.B. 892 Nukleonen geben kann, weil sämtliche Atomkerne mit mehr als 892 Nukleonen eine kürzere Halbwertszeit als die Planckzeit hätten.
Ich vermute, dass die gelungene Aufstellung so eines Modells für Atomkerne - analog für die Elektronenhüllen - den Physiknobelpreis nach sich ziehen würde.
Es gibt auch ein Schalenmodell für den Atomkern.
@@geraldeichstaedt Nach meinem Wissensstand ist es aber so, dass man lediglich einige Teilaspekte erklären kann. Ein fundamentales Modell, so wie es für die Elektronenhülle erarbeitet worden ist, ist offenbar erst in der Entwicklung. Vielleicht gibt es irgendwann bei Urknall, Weltall und das Leben einen Einblick in den aktuellen Forschungsstand bezüglich der Kernschalenquantenzahlen und möglicher stabiler Elemente mit z.B. 400 Nukleonen. Bei den Elektronenhüllen kann man z.B. exakt sagen welche Wellenlänge welcher Energiedifferenz eines Elektrons bezüglich der verschiedenen Schalen und Orbitale zugeordnet werden kann. Meines Wissens gibt es so etwas für den Atomkern nicht.
@@ThomasK3004 Naja, für das Wasserstoffatom ist die Elektronenhülle ziemlich klar. Wenn wir aber etwa zu den Lanthaniden, Actiniden oder zu Ordnungszahlen deutlich über 100 gehen, dann gibt es in der Elektronenhülle viele energetische Zustände, die sich so ähnlich sind, dass in einem Vielteilchensystem wie der Elektronenhülle eines Atoms hoher Ordnungszahl bei weitem nicht alles so klar ist. Schon beim Wasserstoff muss man etwa unterscheiden, ob der Spin des Protons parallel oder antiparallel zum Elektron ist, siehe Hyperfeinaufspaltung des Grundzustands des Wasserstoffatoms. Für die schweren Elemente wird das nicht gerade weniger kompliziert. Das geht schon mit der Hybridisierung des Kohlenstoffatoms los. Eine mögliche Unklarheit der Zustände des Atomkerns wirkt sich daher auch auf die Elektronenhülle aus, wenn auch nur im µeV- oder neV-Bereich.
Für Moleküle wird die Elektronenhülle natürlich sehr viel komplexer als für einzelne Atome. Die Kombinatorik der Kernspins kommt hinzu, siehe etwa Ortho- und Para-Wasserstoff als einfachstes Beispiel.
Der Atomkern ist grundsätzlich schwieriger zu verstehen als eine idealisierte Elektronenhülle eines einzelnen Atoms, weil man es da mit der starken Wechselwirkung und zwei unterschiedlichen Nukleonen zu tun hat. Aber es gibt zumindest die Magischen Zahlen als Analogie zu den Edelgaskonfigurationen der Elektronenhülle.
A propos Edelgase: Schauen Sie sich mal die prognostizierten physikalisch-chemischen Eigenschaften von Oganesson (Element 118) an, ein festes, metallisches Edelgas. Da sind wir noch weit von der 400 entfernt und haben es praktisch nur mit Elektronen zu tun. Auf eine magische Zahl von 400 Nukleonen komme ich btw. nur über 82 Protonen und 318 Neutronen. Ein Blei-Isotop mit einem solchen Neutronenüberschuss wäre sicher völlig instabil. Sehen Sie noch eine andere magische Konfiguration mit 400 Nukleonen? Ich erinnere mich, dass seit Jahrzehnten eine Insel der Stabilität um das bislang nicht synthetisierte Flerovium-Isotop Fl-298 prognostiziert wird. Auch von Element 184 war vor Jahrzehnten die Rede. Da aber sehr schwere Elemente mit hinreichendem Neutronenüberschuss bei der Kollision zweier Neutronensterne entstehen sollten und wir diese aber nicht in der Natur vorfinden, scheinen die Chancen eher mager zu sein, dass es diese Inseln der Stabilität tatsächlich gibt. Es gibt da vielleicht ein paar Isotope mit einer etwas längeren Halbwertszeit.
Ich stimme Ihnen aber zu, dass das Thema genügend Stoff für eine eigenes Video bietet, eigentlich für eine eine eigene Serie über physikalische Chemie oder über Kernchemie. Aber vielleicht würde das auch zu sehr ausufern für eine Videoreihe, die sich eigentlich nur mit den einfachsten und elementarsten Grundlagen beschäftigt und die Komplexität der realen Welt so weit wie möglich ausklammert
@@geraldeichstaedt OK, ich habe mich vielleicht falsch ausgedrückt. Über die Vorgänge im Atomkern wissen wir deutlich weniger als über die Vorgänge in der Atomhülle. Natürlich es so, dass die Elektronenhülle in einem Uran238-Atom bei weitem komplexer ist, als in einem Helium4-Atom. Gleichwohl ist es so, dass wir die grundlegenden Erkenntnisse über die Elektronenanordnung in einem Uran238-Atom "eigentlich" verstanden haben. Die Vorgänge innerhalb des Atomkerns jedoch sind offenbar nur extrem fragmentartig verstanden. Kommen wir noch einmal auf Ihr Beispiel des Wasserstoffatoms zurück (normaler Wasserstoff ohne Neutronen). Im Gegensatz zur Elektronenhülle eines Uran238-Atoms ist die Elektronenhülle des Wasserstoffatoms perfekt verstanden, aber der Atomkern nicht. Denn hätte man die Vorgänge im Atomkern verstanden - also die verschiedenen Energieniveaus der Quarks usw. - dann könnte man berechnen, ob die Halbwertszeit des Protons z.B. 10^50 Jahre oder 10^60 Jahre ist.
Nun liegt es in der Natur der Sache, dass der Referent im Bereich der Mathematik oder Physik ohne mit der Wimper zu zucken völlig problemlos den Schwierigkeitsgrad ruck zuck um 500 % erhöhen kann. Gleichzeitig gilt aber auch, dass es für den Referenten ein Albtraum ist, wenn die Standardabweichung in den Wissensständen der einzelnen Zuhörer extrem hoch ist.
Josef Gaßner löst das Problem mit dem Schleudersymbol. Wenn also die Leute vorgewarnt sind, dann wissen sie sehr genau, dass sie sich auf Differentialgleichungen, Funktionentheorie oder ähnlichem einstellen müssen.
Ich kann das nicht einschätzen, was an Mathematik notwendig wäre, um den Zuhörern die verschiedenen Theorien über die Vorgänge im Atomkern zu veranschaulichen. Da wir mangels Protonenanzahl offenbar nicht messen können, ob die Halbwertszeit eines Protons z.B. 10^50 oder 10^60 Jahre betragen könnte, bleibt nur zu versuchen dies über eine Theorie zu berechnen. Und meine Vermutung ist einfach die, dass dafür eine fundamentale Theorie erforderlich ist, die die verschiedenen Zustände der Quarks beschreiben könnte.
@@ThomasK3004 Ich bin da bei Ihnen. Schön beschrieben! Und danke, dass Sie ihren springenden Punkt genauer spezifiziert haben! Die Krux beim Atomkern besteht letztlich darin, das die QCD nicht so schön konvergiert wie die QED. So weit ich mich erinnere, hat Herr Gaßner das in der Reihe "Von Aristoteles zur Stringtheorie" im Rahmen der Feynman-Diagramme für die QCD ausführlich erläutert. Kurz nachgeblättert: Die Folge nennt sich "QCD Quantenchromodynamik • Farbladung • Quarks • Aristoteles ► Stringtheorie (45) | Josef M. Gaßner".
Beim Protonenzerfall kommt wohl noch die schwache Wechselwirkung hinzu. Um den Atomkern also (nahezu) vollständig zu verstehen, müssen wir den Elektromagnetismus, die schwache und die starke Wechselwirkung unter einen Hut bekommen, wobei die starke Wechselwirkung über die besonders widerspenstige QCD beschrieben wird, wohingegen die Elektronenhülle in sehr guter Näherung bereits alleine durch die vergleichsweise sehr gutmütige QED beschrieben wird.
Trifft das den Kern Ihrer Überlegungen etwas besser?
D A N K E ! ! !
UWUDL 4 President
Juhu! =)