20 Июля 2010

Гипотеза Ф. Хоутерманса (Хаутерманса) и Р. Аткинсона о реакции превращения водорода в гелий

Ф. Хоутерманс и Р. Аткинсон (1929) сформулировали гипотезу о том, что в основе реакции превращения водорода в гелий, которая является источником энергии звезд, лежит квантовомеханический туннельный механизм проникновения частиц сквозь потенциальный баръер, по аналогии с теорией туннелирования альфа-частиц сквозь потенциальный баръер, разработанной Д. Гамовым (1928). Ознакомившись с теорией альфа-распада атомного ядра Д. Гамова во время беседы с ним в Копенгагене в 1928 году, Ф. Хоутерманс и Р. Аткинсон по аналогии перенесли эффект туннелирования частиц из области атомных ядер в область астрофизики. При этом ученые использовали в своих расчетах ядерных реакций принцип неопределенности Гейзенберга так же, как в свое время Гамов использовал этот принцип при расчетах энергии альфа-частиц, вылетающих из атомного ядра. А.Д. Чернин и В.Я.Френкель в электронной статье «Мировая линия Гамова» (сайт «Астронет», 2004) указывают: «Исключительно плодотворной была конференция 1938 года, на которую Гамов, Теллер и Тьюв пригласили и физиков и астрономов. Ее темой была физическая природа энергии звезд. Всего за десяток лет до того, в 1926 году А. Эддингтон выдвинул предположение о том, что звезды светят из-за того, что в их недрах происходит выделение энергии при ядерных реакциях. Он указал и ядерную реакцию, способную обеспечить необходимое энерговыделение Солнца и других звезд, - превращение водорода в гелий. Оказалось, что для эффективного протекания этой реакции в условиях звездных недр важен тот самый квантовомеханический туннельный механизм проникновения частиц сквозь потенциальный баръер, который действует и в случае альфа- распада. Узнав об этом эффекте из разговора с Гаммовым в Копенгагене в 1928 г., Хаутерманс вместе с Аткинсоном тут же использовал его для первого последовательного расчета ядерных превращений в звездах» (А.Д. Чернин, В.Я.Френкель, 2004). Об этой же аналогии Ф. Хоутерманса и Р. Аткинсона пишет В.В. Иванов в статье «Источники энергии звезд» (сайт «Популярные очерки об астрономии», 2000): «Решение проблемы (проблемы энергии звезд – Н.Н.Б.) пришло с развитием квантовой механики. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, говорить о точном местоположении частицы не имеет смысла – она как бы размазана по некоторой области пространства и с разной вероятностью может быть обнаружена в разных местах. Это, в частности, делает возможным присутствие частицы и в тех областях пространства, где классические законы сохранения энергии и импульса это строго запрещают. В итоге непреодолимый для классической частицы кулоновский потенциальный баръер становится как бы «полупрозрачным» (так называемый туннельный эффект). Первыми на роль этого эффекта для решения загадки источников звездной энергии в 1929 г. указали Р. Аткинсон и Ф. Хаутерманс. Созданная в это же примерно время Г.А.Гамовым теория альфа-распада дала математический аппарат, положенный в конце тридцатых годов в основу количественной теории термоядерных реакций в недрах звезд» (В.В. Иванов, 2000). Наконец, об указанной аналогии Ф. Хоутерманса и Р. Аткинсона пишет Рудольф Киппенхан в книге «100 миллиардов Солнц» (1990): «Загадку об источнике энергии звезд решили физики Роберт Аткинсон и Фриц Хоутерманс. Они воспользовались представлениями Гамова о туннельном эффекте. В марте 1929 г. они послали в редакцию журнала «Аннален дер физик» статью под названием «К вопросу о возможности образования элементов в недрах звезд. Эта работа начиналась словами: «Не так давно Гамов показал, что из атомного ядра могут вылетать положительно заряженные частицы, тогда как по классическим представлениям их энергия недостаточно велика для этого процесса…» (Р.Киппенхан, 1990).

Оставьте комментарий!

Не регистрировать/аноним

(Используйте нормальные имена. Ваш комментарий будет опубликован после проверки.)

Комментатор/хотите зарегистрироваться

(Для регистрации укажите пароль и свой действующий email. Связка email-пароль позволяет вам комментировать и редактировать данные в вашем персональном аккаунте, такие как адрес сайта, ник и т.п. Письмо с активацией придет в ящик, указанный при регистрации.)

(обязательно)