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/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / physics / 21541 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-12-22  |  4.4 KB

  1. Path: sparky!uunet!olivea!charnel!rat!usc!zaphod.mps.ohio-state.edu!swrinde!gatech!mailer.cc.fsu.edu!sun13!ds8.scri.fsu.edu!jac
  2. From: jac@ds8.scri.fsu.edu (Jim Carr)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Re: When your sun forges iron...
  5. Message-ID: <11589@sun13.scri.fsu.edu>
  6. Date: 21 Dec 92 18:44:41 GMT
  7. References: <6k4TVB2w165w@netlink.cts.com> <Dec.16.20.31.12.1992.9453@ruhets.rutgers.edu> <1992Dec17.081331.21425@u.washington.edu> <11567@sun13.scri.fsu.edu> <1992Dec18.231931.24746@u.washington.edu>
  8. Sender: news@sun13.scri.fsu.edu
  9. Reply-To: jac@ds8.scri.fsu.edu (Jim Carr)
  10. Organization: SCRI, Florida State University
  11. Lines: 69
  12.  
  13. In article <1992Dec18.231931.24746@u.washington.edu> lamontg@stein.u.washington.edu (Lamont Granquist) writes:
  14. >jac@ds8.scri.fsu.edu (Jim Carr) writes:
  15. >>No, it is wrong.
  16. >
  17. >[...]
  18. >
  19. >>Fe-56 cannot fission any more than it can fuse.  It is at the bottom 
  20. >>of the binding energy curve.   
  21. >
  22. >Oh sure it can fission, it just takes positive energy to do it.
  23.  
  24. There is more than just energy involved.  The energy must be delivered 
  25. in a single quantum (or a few on a 10^{-20} second time scale) to 
  26. cause such a reaction.  For example, a 100 MeV proton would cause 
  27. a variety of reactions, some of which would leave you with various 
  28. nuclear fragments.  The temperatures in a stellar core will not give
  29. you many events like this.  The thermal energies are just enough to 
  30. get you over the Si+Si coulomb barrier and fuse to Fe, but this is 
  31. not nearly enough to excite Fe to the point where it would come apart. 
  32.  
  33. The point is that we are talking about thermal fission (and thermal 
  34. fusion) if we are in a stellar environment.  The reactions that are 
  35. most probable at these energies are not fission or spallation to 
  36. smaller fragments, but a variety of neutron and electron capture 
  37. processes that procede until the nova occurs. 
  38.  
  39. >My ASTR prof explicitly said that the Fe-56 in the core begins to break
  40. >apart as the pressure increases and not only does not produce any
  41. >energy, but begins to absorb it.  If you think he's wrong, I'd like more
  42. >info than just a statement of "thats wrong".
  43.  
  44. Well, there was quite a bit of info in the text following what you quoted
  45. above, but perhaps I should elaborate.  If you would like a more detailed 
  46. description, I suggest you read Bethe's article in Ann. Rev. Nucl. Part. 
  47. Sci. 38, 1 (1988).  His first chapter outlines the sequence of events 
  48. and later chapters cover the details in review fashion.  
  49.  
  50. If you have reference to the role of Fe fission, please let me know 
  51. what it is, since this is the first time I have ever heard it mentioned
  52. in this context. 
  53.  
  54. The key point is that nuclear fusion proceeds until you have burned Silicon 
  55. to Iron.  At that time, it is not possible to generate any more energy at 
  56. the given temperature and pressure.  If the star is massive enough, the 
  57. pressure of the degenerate electron gas will not support it, and the 
  58. core collapses under its own gravity.  This happens fast, in about a second. 
  59. During this collapse, the density of the star core exceeds the density of 
  60. normal nuclear matter.  Thus it no longer even makes sense to speak of 
  61. nuclei at all -- the nuclei are pressed together into a giant mess with 
  62. large clusters (A ~ 1000) nucleons and, eventually, into a blob of 
  63. nuclear matter.  The physics then becomes the physics of the thermodynamics 
  64. and equation of state of dense nuclear matter, which is dictated by the 
  65. properties of the short-range part of the nucleon-nucleon interaction. 
  66.  
  67. What is fundamentally wrong with your prof's emphasis on fission of Fe-56 
  68. is that it makes it hard to see how you get a neutron star (essentially 
  69. a single giant nucleus) in the low-mass case or how you produce all the 
  70. heavy nuclei in a supernova.  Electron capture and neutron capture rates 
  71. in thermally excited nuclei are the main emphasis of research on the 
  72. dynamics of supernovae and the related questions of nucleosynthesis. 
  73. The other main error is that fission of Fe is basically a 'high' energy 
  74. process and cannot be important (by phase space limitations) relative 
  75. to the low energy process that I mentioned above. 
  76.  
  77. --
  78. J. A. Carr                                    |  "The New Frontier of which I  
  79. jac@gw.scri.fsu.edu                           |  speak is not a set of promises
  80. Florida State University  B-186               |  -- it is a set of challenges."
  81. Supercomputer Computations Research Institute |   John F. Kennedy (15 July 60)
  82.