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Índice
1. Conceptos
2. Nucleosíntesis primordial
3. Nucleosíntesis estelar
4. Nucleosíntesis explosiva
5. Conclusión
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1. Introducción de conceptos
• Existen 4 fuerzas fundamentales
• En astrofísica intervienen TODAS
Fuerzas fundamentales
Partículas Interacciones
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1. Introducción de conceptos
• Hadrones y leptones
• Hadrones: nucleones (neutrones y protones).– Quarks+gluones
Partículas
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1. Introducción de conceptos
• ¿Qué masa tiene un sistema ligado?
E=mc2
Energía de ligadura
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1. Introducción de conceptos
• ¿Qué masa tiene un sistema ligado?
Mtotal = ΣMi – B/c2
B = energía de ligaduraMi = masa de los constituyentes libres
Energía de ligadura
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1. Introducción de conceptos
• Fórmula de masas (Weizsäcker)
• Alrededor del 1% de la masa del núcleo
• E=mc2
Energía de ligadura
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1. Introducción de conceptos
Fórmula de masas (Weizsäcker)
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1. Introducción de conceptos
Fórmula de masas (Weizsäcker)
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1. Introducción de conceptos
• Sección eficaz– Dependencia con la velocidad
• Dependencia con la temperatura
Velocidad de reacción
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1. Introducción de conceptos
Velocidad de reacción
Shu
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2. Nucleosíntesis primordial
Basdevant, Rich, Spiro
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2. Nucleosíntesis primordial
Philips
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2. Nucleosíntesis primordial
• Balance:– 1H y 4He a patadas
– Trazas de 2H, 3He, 7Li (1 por cada 105 1H)
– No existen neutrones libres
• Teorizado por Gamow
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3. Nucleosíntesis estelar
• ¿Qué es una estrella? (Charla de Juan)
Basdevant, Rich, Spiro
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3. Nucleosíntesis estelar
Existen 4 cadenas para fusionar 1H en 4He:
• Cadena protón-protón: PPI, PPII, PPIII
• Ciclo CNO
¿Qué fuerzas intervienen?
Combustión de H
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Combustión de H. Cadena p-p
Philips
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Combustión de H. CNO(12C)
¡¡CNO no existen en 1ª generación!!
Necesita mayor temperatura que
cadena p-p
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Combustión de H. CNO(15N)¡¡CNO no existen en 1ª generación!!
![Page 23: El origen de los elementos - syrma.netsyrma.net/docs/2015/20151106/origen/elementos/presentacion.pdf · El origen de los elementos Álvaro Tolosa Delgado [alvarotolosa@hotmail.com]](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042207/5eaa73689078cf4f8a6df9cd/html5/thumbnails/23.jpg)
Combustión de H.
Bertulani
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Combustión del 4HeY si la temperatura sigue subiendo…
¿Fusión de 2 alfas? El 8Be no es un núcleo ligado y tiene una vida media de unos 0.1 ps (10-16 s)
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Combustión del 4HeY si la temperatura sigue subiendo…
¿Fusión de 2 alfas? El 8Be no es un núcleo ligado y tiene una vida media de unos 0.1 ps (10-16 s)
¿Fusión de 2 alfas? ¡No, tres!
Proceso triple alfa
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Combustión del 4HeY si la temperatura sigue subiendo…
¿Fusión de 2 alfas? ¡No, tres!
A partir del 12C se pueden seguir agregando alfas
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Combustión del 4He
Basdevant, Rich, Spiro
![Page 28: El origen de los elementos - syrma.netsyrma.net/docs/2015/20151106/origen/elementos/presentacion.pdf · El origen de los elementos Álvaro Tolosa Delgado [alvarotolosa@hotmail.com]](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042207/5eaa73689078cf4f8a6df9cd/html5/thumbnails/28.jpg)
Combustión del 4He
![Page 29: El origen de los elementos - syrma.netsyrma.net/docs/2015/20151106/origen/elementos/presentacion.pdf · El origen de los elementos Álvaro Tolosa Delgado [alvarotolosa@hotmail.com]](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042207/5eaa73689078cf4f8a6df9cd/html5/thumbnails/29.jpg)
Combustión del 12CY si la temperatura sigue subiendo…
Aparecen los primeros núcleos con A impar
¡Se liberan protones y neutrones!
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Combustión del 12CY si la temperatura sigue subiendo…
Aparecen los primeros núcleos con A impar
¡Se liberan neutrones!
![Page 31: El origen de los elementos - syrma.netsyrma.net/docs/2015/20151106/origen/elementos/presentacion.pdf · El origen de los elementos Álvaro Tolosa Delgado [alvarotolosa@hotmail.com]](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042207/5eaa73689078cf4f8a6df9cd/html5/thumbnails/31.jpg)
Combustión del 24Mg
• Podríamos pensar que fusionando dos núcleos de 24Mg llegamos cerca de la estabilidad A=56.
• Sin embargo, la presencia de fotones térmicos de alta temperatura hacen que sea un proceso poco eficiente (son capaces de disociar núcleos)
• Ciclos para llegar a núcleos más pesados
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(Bi)Ciclo NeNa + MgAl
L. Gialanella
Y si la temperatura sigue subiendo…
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Combustión del 28Si
• Podríamos pensar que fusionando dos núcleos de 28Si (para dar 58Ni) llegamos cerca de la estabilidad A=56.
• Sin embargo, la presencia de fotones térmicos de alta temperatura hacen que sea un proceso poco eficiente (son capaces de disociar núcleos)
![Page 34: El origen de los elementos - syrma.netsyrma.net/docs/2015/20151106/origen/elementos/presentacion.pdf · El origen de los elementos Álvaro Tolosa Delgado [alvarotolosa@hotmail.com]](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042207/5eaa73689078cf4f8a6df9cd/html5/thumbnails/34.jpg)
Combustión del 28Si
Y si la temperatura sigue subiendo…
![Page 35: El origen de los elementos - syrma.netsyrma.net/docs/2015/20151106/origen/elementos/presentacion.pdf · El origen de los elementos Álvaro Tolosa Delgado [alvarotolosa@hotmail.com]](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042207/5eaa73689078cf4f8a6df9cd/html5/thumbnails/35.jpg)
¡No hay más que fusionar…• … en el núcleo! En la corteza puede
existir fusión en diferentes etapas
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El Catapún
• La presión de degeneración no depende de la temperatura
• Colapso gravitatorio de las capas externas
• ¿Y de dónde sale la energía para mantener el brillo?
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El Catapún• La luminosidad, y su duración, están
determinadas por ciertos isótopos
Bas
dev a
nt,
Ric
h, S
pir o
![Page 38: El origen de los elementos - syrma.netsyrma.net/docs/2015/20151106/origen/elementos/presentacion.pdf · El origen de los elementos Álvaro Tolosa Delgado [alvarotolosa@hotmail.com]](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042207/5eaa73689078cf4f8a6df9cd/html5/thumbnails/38.jpg)
El Catapún• La luminosidad, y su duración, están
determinadas por ciertos isótopos
SN1987
Bas
dev a
nt,
Ric
h, S
pir o
![Page 39: El origen de los elementos - syrma.netsyrma.net/docs/2015/20151106/origen/elementos/presentacion.pdf · El origen de los elementos Álvaro Tolosa Delgado [alvarotolosa@hotmail.com]](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042207/5eaa73689078cf4f8a6df9cd/html5/thumbnails/39.jpg)
Núcleo de la estrella
• Adiós al termostato nuclear…
– Producción térmica de neutrinos
– Se degenera: el plasma no soporta la presión
– Neutronización: para compactar materia
– Fotodisociación y evaporación: fotones muy
energéticos
• Trampa de neutrinos
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Escala de tiempo
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Evolución MS www.physics.byu.edu/faculty/christensen
Etapa T / K ρ / (g/cm3) ρ / ρ0 Duración
Fusión H 4E7 5 5E-12 ~1E7 años
Fusión He 2E8 700 7E-10 ~1E6 años
Fusión C 6E8 2E5 2E-7 600 años
Fusión Ne 1E9 4E6 4E-6 1 año
Fusión O 2E9 1E7 0.00001 6 meses
Fusión Si 3E9 3E7 0.00003 1 día
Colapso g 1E10 1E12 1 segundos
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Evolución MS
Basdevant, Rich, Spiro
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4. Nucleosíntesis explosiva
• Diferentes procesos: s, r, rp, nu-p…
– ¿Dependerán de la temperatura?
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4. Nucleosíntesis explosiva
• Diferentes procesos: s, r, rp, nu-p…
– ¿Dependerán de la temperatura? No!
• Proceso s y proceso r: los protagonistas son n
• Proceso rp: energía gravitatoria
• Proceso nu-p: los protagonistas son neutrinos
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4. Nucleosíntesis explosiva• Proceso r: absorción rápida de neutrones
Bas
dev a
nt,
Ric
h, S
pir o
![Page 46: El origen de los elementos - syrma.netsyrma.net/docs/2015/20151106/origen/elementos/presentacion.pdf · El origen de los elementos Álvaro Tolosa Delgado [alvarotolosa@hotmail.com]](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042207/5eaa73689078cf4f8a6df9cd/html5/thumbnails/46.jpg)
4. Nucleosíntesis explosiva• Proceso s: absorción lenta de neutrones
Bas
dev a
nt,
Ric
h, S
pir o
![Page 47: El origen de los elementos - syrma.netsyrma.net/docs/2015/20151106/origen/elementos/presentacion.pdf · El origen de los elementos Álvaro Tolosa Delgado [alvarotolosa@hotmail.com]](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042207/5eaa73689078cf4f8a6df9cd/html5/thumbnails/47.jpg)
5. Conclusión
• Abundancia relativa de los núcleos
– Depende del proceso de nucleosíntesis
– Depende de la forma de dispersión
– Uno de los pilares de la th del Big Bang
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5. Conclusión
Bertulani
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5. Conclusión
L. Gialanella
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5. ConclusiónB
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5. ConclusiónB
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Bibliografía
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Physics. (From Nuclear Structure to Cosmology)
• Shu. The physical universe
• Philips. The physics of stars.
• Bertulani. Nuclear physics in a nutshell
• E. Battaner. Física de las noches estrelladas
• E. Battaner. Introducción a la astrofísica