Neutroneita syntyy varmasti edelleen.

Suurin osa alkuräjähdyksen ydinsynteesin aikana syntyneestä näkyvästä aineesta oli vedyn, heliumin ja litiumin muodossa. Vety sisältää joskus neutronin (muodostaen stabiilin deuteriumin), ja kaikki heliumin ja litiumin stabiilit isotoopit sisältävät. Jos siis oletetaan, että malli pitää paikkansa, neutroneita on täytynyt muodostua tämän tapahtuman aikana.

Kannattaa muistaa, että vapaat neutronit eivät ole stabiileja hiukkasia, vaan ne hajoavat noin 10 minuutin puoliintumisajalla. Emme siis odottaisi löytävämme neutroneita, jotka eivät ole rajoittuneet atomiytimiin; eihän siellä ole mitään stabiilien protonien ja neutronien keittoa, josta joskus syntyy atomeja.

Mutta tiedämme myös, että tämä ei ole ainoa neutronien lähde. Tiedämme esimerkiksi epävakaita ytimiä, jotka spontaanisti muuttavat protonin neutroniksi tai päinvastoin. Sinua kiinnostavaa skenaariota kutsutaan beeta+ hajoamiseksi. Ytimessä oleva protoni muuttuu neutroniksi, positroniksi ja neutriinoksi. Esimerkkinä magnesium-23:n ydin muuttuu natrium-23:ksi (huomaa, että nukleoniluku pysyy samana, mutta alkuaine muuttuu).

Aurinkokin on riippuvainen neutronituotannosta. Suurin osa Auringon massasta on yksinkertaista vetyä, H-1. Siinä ei ole neutroneita. Kun kaksi vetyydintä lyödään yhteen, saadaan He-2 (tunnetaan myös diprotonina), joka on äärimmäisen epävakaa ja hajoaa hyvin nopeasti takaisin kahdeksi erilliseksi vetyytimeksi. Sanomattakin on selvää, että tällaisessa reaktiossa ei ole vapautunut energiaa!

Mitä pitää tapahtua, on se, että yksi diprotonin protoneista muuttuu neutroniksi. Vapaat protonit eivät muutu spontaanisti neutroneiksi, koska neutronit ovat itse asiassa hyvin vähän massiivisempia kuin protonit (ja samasta syystä vapaat neutronit hajoavat spontaanisti protoneiksi). Diprotonilla on kuitenkin suurempi sidosenergia kuin deuteronilla (H-2), joten yksi protoneista voi itse asiassa muuttua neutroniksi vapauttaen samalla positronin, neutriinon ja ylimääräisen sidosenergian.

Tämä reaktio välittyy heikon ydinvoiman kautta, joka on suhteellisen heikko suurilla etäisyyksillä (”suurilla” tässä tarkoitetaan ”ytimen kokoon verrattavia etäisyyksiä”). Tämä yhdessä diprotonin epävakauden kanssa tarkoittaa, että vain hyvin pieni määrä diprotoneja muuntuu koskaan deuteroniksi. Mutta ilman tätä harvinaista tapahtumaa Auringossa ei olisi fuusiouunia. Mielenkiintoista kyllä, se on myös merkittävä Auringon fuusiota rajoittava tekijä – jos heikko voima olisi voimakkaampi, Aurinko polttaisi polttoainevarastonsa paljon nopeammin loppuun. Toistaiseksi näyttää siltä, että heikko voima on ainoa voima, joka voi muuttaa kvarkkien makua ja siten muuttaa baryonilukua.

Viimeistelyn vuoksi todettakoon myös, että neutronit syntyvät riittävän voimakkaassa törmäyksessä, pareittain antineutronien kanssa.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.