Разделы презентаций


Происхождение элементов

Содержание

Важные понятия для началаСтроение атомаЭлементФундаментальные взаимодействия:ГравитационноеЭлектромагнитноеСильное (Слабое)

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Происхождение элементов
Все мы когда-то были звездами

Происхождение элементовВсе мы когда-то были звездами

Слайд 2Важные понятия для начала
Строение атома
Элемент
Фундаментальные взаимодействия:
Гравитационное
Электромагнитное
Сильное
(Слабое)

Важные понятия для началаСтроение атомаЭлементФундаментальные взаимодействия:ГравитационноеЭлектромагнитноеСильное (Слабое)

Слайд 3Атом
Ядро атома
Здесь можно найти электрон

АтомЯдро атомаЗдесь можно найти электрон

Слайд 4Элемент
Название для совокупности атомов, в ядре которых совпадает количество протонов.

Во

Вселенной 1080 атомов.

Известно 118 элементов, из них больше 20 созданы

человеком

Все атомы данного элемента почти неотличимы химически.

А если у двух ядер отличается число нейтронов, но совпадает число протонов?
Тогда это изотопы данного элемента.

ЭлементНазвание для совокупности атомов, в ядре которых совпадает количество протонов.Во Вселенной 1080 атомов.Известно 118 элементов, из них

Слайд 5Нуклиды
4000 известных нуклидов

Нуклиды4000 известных нуклидов

Слайд 6Нуклиды

Нуклиды

Слайд 7Нуклиды
Нейтроны
Протоны
Водород
Гелий
Литий
Бериллий
Бор

НуклидыНейтроныПротоныВодородГелийЛитийБериллийБор

Слайд 8Фундаментальные взаимодействия
Сильное
Электро-магнитное
Слабое
Гравитаци-онное
Сила

Фундаментальные взаимодействияСильноеЭлектро-магнитноеСлабоеГравитаци-онноеСила

Слайд 9Теперь можно начинать
Сколько и каких атомов есть во Вселенной?

Теперь можно начинатьСколько и каких атомов есть во Вселенной?

Слайд 10Распространенность элементов
Вселенная
Человек
Земная кора

Распространенность элементовВселеннаяЧеловекЗемная кора

Слайд 11Распространенность элементов
Вселенная
Человек
Земная кора

Распространенность элементовВселеннаяЧеловекЗемная кора

Слайд 12Распространенность элементов
Вселенная
Человек
Земная кора

Распространенность элементовВселеннаяЧеловекЗемная кора

Слайд 13Распространенность элементов
Вселенная
Человек
Земная кора

Распространенность элементовВселеннаяЧеловекЗемная кора

Слайд 14Нуклеосинтез
Нуклеус - ядро


Процесс синтеза атомных ядер

НуклеосинтезНуклеус - ядроПроцесс синтеза атомных ядер

Слайд 15Откуда взялся водород?
История первая, несложная

Откуда взялся водород?История первая, несложная

Слайд 16 Большой Взрыв (первые 15 минут)
1 микросекунда
Кварки и глюоны образуют единую

кварк-глюонную плазму
1 секунда
10 секунд
15 минут
Кварки объединяются в первые протоны и

нейтроны

Масса Вселенной определяется лептонами - e+, e- и мюонами

Протоны сталкиваясь с нейтронами образуют первые ядра 2H, 3He, 4He, 7Li

u

d

u

d

u

d

u

d

u

u

u

d

d

u

d

d

d

u

uud = p+

udd = n0

p+

p+

p+

n0

n0

n0

p+

n0

n0

p+

p+

n0

n0

e+

e-

e-

e+

e+

e+

e-

e-

e-

3He

4He

2H

4He

2H

4He

2H

3He

4He

7Li

4He

4He

1 000 000 000 000 K

10 000 000 000 K

1 000 000 000 K

10 000 000 K

Большой Взрыв (первые 15 минут)1 микросекундаКварки и глюоны образуют единую кварк-глюонную плазму1 секунда10 секунд15 минутКварки объединяются в

Слайд 17Самая важная особенность нейтронов

Самая важная особенность нейтронов

Слайд 18Цепи столкновений
p+ + n0 = 2H
p+ + n0 = 2H
3He

+ n0
+p+
3He
+n0
3H
7Li, 6Li
+ 2H
4He

Цепи столкновенийp+ + n0 = 2Hp+ + n0 = 2H3He + n0+p+3He+n03H7Li, 6Li+ 2H4He

Слайд 19Почему нуклеосинтез не пошел дальше?
Нейтроны в свободном виде имеют период

полураспада 10 минут
Нет стабильных ядер из 5 и 8 нуклонов

чтобы наращивать цепь.
(у таких известных ядер T½ << 10-17 с)
2H, или дейтерий быстро расходуется
Тройные столкновения частиц маловероятны
Быстрое охлаждение Вселенной — не удается преодолеть отталкивание p+-p+
Почему нуклеосинтез не пошел дальше?Нейтроны в свободном виде имеют период полураспада 10 минутНет стабильных ядер из 5

Слайд 20Нуклиды
Нейтроны
Протоны
Водород
Гелий
Литий
Бериллий
Бор

НуклидыНейтроныПротоныВодородГелийЛитийБериллийБор

Слайд 21Почему нуклеосинтез не пошел дальше?
Нейтроны в свободном виде имеют период

полураспада 10 минут
Нет стабильных ядер из 5 и 8 нуклонов

чтобы наращивать цепь.
(у таких известных ядер T½ << 10-17 с)
2H, или дейтерий быстро расходуется
Тройные столкновения частиц маловероятны
Быстрое охлаждение Вселенной — не удается преодолеть отталкивание p+-p+
Почему нуклеосинтез не пошел дальше?Нейтроны в свободном виде имеют период полураспада 10 минутНет стабильных ядер из 5

Слайд 23Первые звезды
История вторая, светлая

Первые звездыИстория вторая, светлая

Слайд 25Что произошло за 100 млн лет?
Через 380 000 лет после

Большого Взрыва Вселенная остыла до 4000 К
Образовались первые нейтральные атомы

водорода (p+ и e- образовали пару, которую не разрывает тепловым движением)
Исчезли источники видимого света. Наступили Темные века.
За следующие 100-150 млн лет Вселенная остыла до -215 0С (~60 K)
Водород и гелий образует облака, сжимающиеся гравитацией…
Что произошло за 100 млн лет?Через 380 000 лет после Большого Взрыва Вселенная остыла до 4000 КОбразовались

Слайд 27Первые звезды во Вселенной
Облако:
75 % водорода,
25% гелия,
Т = 100К
Гравитационное

сжатие
Т = 106К
Очень массивная звезда

p+ + p+ = 2H +

e+ + ve
(медленно)

Гравитационное сжатие

108К

Запуск тройной гелиевой реакции

Нуклеосинтез:
Горение водорода

Первые звезды во ВселеннойОблако:75 % водорода,25% гелия, Т = 100КГравитационное сжатиеТ = 106КОчень массивная звездаp+ + p+

Слайд 28Почему нам очень-очень повезло
T½ = 10-17 c
Продукт столкновения ядер бериллия-8

и гелия-4 оказался неотличим от одного из состояний ядра углерода!


Почему нам очень-очень повезлоT½ = 10-17 cПродукт столкновения ядер бериллия-8 и гелия-4 оказался неотличим от одного из

Слайд 29Энергетические уровни

Энергетические уровни

Слайд 30Углерод — катализатор горения водорода
Итого:
4 p+ + 2e- = 4He

+ 2ve + 7y + 26,7 МэВ

Тепло разогревает звезду и

не дает ей сжиматься дальше, пока не сгорит весь водород
Углерод — катализатор горения водородаИтого:4 p+ + 2e- = 4He + 2ve + 7y + 26,7 МэВТепло

Слайд 31Когда водород кончился
10 млн лет
Нуклеосинтез:
Горение водорода
Гелий
4He
Гравитационное сжатие
108
Нуклеосинтез:
Горение гелия
Углерод, кислород
12С, 16O
1

млн лет
Гравитационное сжатие
109
Нуклеосинтез:
Горение углерода
Магний, натрий, неон
24Mg, 23Na, 20Ne
1000 лет
Гравитационное сжатие
3∙109
Нуклеосинтез:
Горение

неона и кислорода
Кремний, фосфор, сера итд
28Si, 31P, 32S, 40Ar, Ca

3,3 года

Гравитационное сжатие

3∙109

Нуклеосинтез:
Горение кремния
Никель, железо итд
56Ni  56Fe

5 дней

Гравитационное сжатие

1010

Слияние p+ и e- в нейтроны, выделяемой энергии мало

Гравитационное сжатие

1011

Плотность материи > плотности атомного ядра. Коллапс и формирование взрывной волны

Когда водород кончился10 млн летНуклеосинтез:Горение водородаГелий4HeГравитационное сжатие108Нуклеосинтез:Горение гелияУглерод, кислород12С, 16O1 млн летГравитационное сжатие109Нуклеосинтез:Горение углеродаМагний, натрий, неон24Mg, 23Na,

Слайд 33SN 1987a

SN 1987a

Слайд 34SNR G292.0+1.8

SNR G292.0+1.8

Слайд 37Красный - кремний
Желтый - сера
Зеленый - кальций
Фиолетовый - железо

Взрыв

высвобождает массу материи, которой хватит на 1 000 000 новых

планет типа Земли
Красный 	- кремнийЖелтый  	- сераЗеленый 	- кальцийФиолетовый 	- железоВзрыв высвобождает массу материи, которой хватит на 1

Слайд 38Почему все остановилось на железе?
Горение происходит до тех пор, пока

продукты горения дают выигрыш в энергии. Никель-56 — самое выгодное

ядро с этой точки зрения, дальше «гореть» некуда. А еще ½ никеля-56 распадается за 6 дней в железо
Почему все остановилось на железе?Горение происходит до тех пор, пока продукты горения дают выигрыш в энергии. Никель-56

Слайд 41Бериллий и бор
История третья, короткая

Бериллий и борИстория третья, короткая

Слайд 42Космические лучи
SN
n0
y
p+

Космические лучиSNn0yp+

Слайд 44Нейтронные звезды
История четвертая, волнующая

Нейтронные звездыИстория четвертая, волнующая

Слайд 45Что происходит при взрыве первых сверхновых?
Остаток массивного и ультракомпактного ядра

звезды. Нейтронная звезда

При коллапсе нейтроны слабее выталкиваются из недр звезды.

Плотность

4∙1017 кг/м3
Что происходит при взрыве первых сверхновых?Остаток массивного и ультракомпактного ядра звезды. Нейтронная звездаПри коллапсе нейтроны слабее выталкиваются

Слайд 47r-процесс. Быстрый (rapid) захват нейтронов

r-процесс. Быстрый (rapid) захват нейтронов

Слайд 48r-процесс. Быстрый (rapid) захват нейтронов

r-процесс. Быстрый (rapid) захват нейтронов

Слайд 50А как же Солнце
История пятая, современная

А как же СолнцеИстория пятая, современная

Слайд 51Звезды второго поколения
Как только во Вселенной появился углерод и кислород

стало возможно:
Образование небольших звезд их холодных облаков
CNO процесс в не-супергигантах

Гигант.

Время жизни — миллионы лет

Солнце. Время жизни — милллиарды лет

Звезды второго поколенияКак только во Вселенной появился углерод и кислород стало возможно:Образование небольших звезд их холодных облаковCNO

Слайд 52Звезды малых масс (в.т.ч. Солнце)
Не могут сжигать кислород и кремний

— не хватает температуры
Не образуют нейтроны при слиянии протонов и

электронов
Но есть путь проще!

Очень медленно, но мы никуда не торопимся — впереди миллиард лет.

Звезды малых масс (в.т.ч. Солнце)Не могут сжигать кислород и кремний — не хватает температурыНе образуют нейтроны при

Слайд 53s-процесс (slow)

s-процесс (slow)

Слайд 54s-процесс (slow)
Технеций «живет» лишь 220 тысяч лет! И он есть

в звездах небольшой массы!

s-процесс (slow)Технеций «живет» лишь 220 тысяч лет! И он есть в звездах небольшой массы!

Слайд 55s-процесс (slow) -- дальше висмута нельзя!

s-процесс (slow) -- дальше висмута нельзя!

Слайд 56s-процесс (slow)

s-процесс (slow)

Слайд 58Еще немного красивых взрывов
История шестая, предпоследняя

Еще немного красивых взрывовИстория шестая, предпоследняя

Слайд 59Белые карлики
В начале звезда от 0,5 до 10 М☉
Сброс внешней

оболочки
Образование плотного белого карлика
Аккреция (опционально)
Сверхновая первого типа

Белые карликиВ начале звезда от 0,5 до 10 М☉Сброс внешней оболочкиОбразование плотного белого карликаАккреция (опционально)Сверхновая первого типа

Слайд 65Подведем итоги

Подведем итоги

Слайд 66Большой Взрыв
Первые звезды
Космические лучи
Малые звезды
Столкновения нейтронных звезд

Большой ВзрывПервые звездыКосмические лучиМалые звездыСтолкновения нейтронных звезд

Слайд 67Распространенность элементов в Солнечной системе
Два деления шкалы — отличие в

10 раз!

Распространенность элементов в Солнечной системеДва деления шкалы — отличие в 10 раз!

Слайд 68Пока горят звезды
15 минут
100 млн лет
200-400 млн лет
10 000 млрд

лет
Водород и гелий
Гелий,
кислород,
углерод,
железо
Золото,
уран,
свинец
Здесь состав Вселенной станет постоянным

Пока горят звезды15 минут100 млн лет200-400 млн лет10 000 млрд летВодород и гелийГелий,кислород, углерод, железоЗолото,уран,свинецЗдесь состав Вселенной

Слайд 69Мы еще многого не знаем
Что конкретно происходит при взрыве белых

карликов?
Сколько и каких элементов образуется при столкновениях нейтронных звезд?
Как часто

происходили (происходят) столкновения нейтронных звезд?
Элементы от никеля до циркония — каков вклад различных механизмов?


Мы еще многого не знаемЧто конкретно происходит при взрыве белых карликов?Сколько и каких элементов образуется при столкновениях

Слайд 70Лекция подготовлена по материалам обзора
Jennifer A. Johnson, Populating the periodic

table: Nucleosynthesis of the elements. Science, 2019, 363, 6426, pp.

474-478
DOI: 10.1126/science.aau9540

Лекция подготовлена по материалам обзораJennifer A. Johnson, Populating the periodic table: Nucleosynthesis of the elements. Science, 2019,

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика