तारों में ऊर्जा जनन

Energy generation in stars

जिस सूर्य मंडल में पृथ्वी गृह ,अन्य ग्रह सूर्य सहित, तारे विशाल आकाशीय पिंड स्थितः हैं, वे परमाणु संलयन नामक प्रक्रिया के माध्यम से ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। परमाणु संलयन, वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा प्रकाश तत्व मिलकर भारी तत्व बनाते हैं, जिससे प्रकाश और गर्मी के रूप में,अत्यधिक मात्रा में ऊर्जा निकलती है। यह प्रक्रिया ही तारों को शक्ति प्रदान करती है और उन्हें ऊर्जा देती है जिससे वे चमकते हैं।

तारों में परमाणु संलयन

तारों में होने वाली प्राथमिक परमाणु संलयन प्रक्रिया हीलियम नाभिक बनाने के लिए हाइड्रोजन नाभिक (प्रोटॉन) का संलयन है। यह प्रक्रिया हमारे सूर्य जैसे तारों में ऊर्जा का प्रमुख स्रोत है। तारे का केंद्र वह स्थान है जहां परमाणु संलयन होने के लिए स्थितियाँ काफी चरम होती हैं। यह ऐसे काम करता है:

निश्चित रूप से! मैं भौतिकी के 12वीं कक्षा के छात्र को परमाणु भौतिकी के ढांचे के भीतर तारों में ऊर्जा उत्पादन की अवधारणा समझाऊंगा, जिसमें आवश्यक जानकारी, गणितीय समीकरण और चित्र शामिल होंगे।

तारों में ऊर्जा उत्पादन

हमारे सूर्य सहित तारे विशाल आकाशीय पिंड हैं जो परमाणु संलयन नामक प्रक्रिया के माध्यम से ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। परमाणु संलयन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा प्रकाश तत्व मिलकर भारी तत्व बनाते हैं, जिससे प्रकाश और गर्मी के रूप में जबरदस्त मात्रा में ऊर्जा निकलती है। यह प्रक्रिया ही तारों को शक्ति प्रदान करती है और उन्हें ऊर्जा प्रदान करती है जिससे वे चमकते हैं।

तारों में परमाणु संलयन

तारों में होने वाली प्राथमिक परमाणु संलयन प्रक्रिया हीलियम नाभिक बनाने के लिए हाइड्रोजन नाभिक (प्रोटॉन) का संलयन है। यह प्रक्रिया हमारे सूर्य जैसे तारों में ऊर्जा का प्रमुख स्रोत है। तारे का केंद्र वह स्थान है जहां परमाणु संलयन होने के लिए स्थितियाँ काफी चरम होती हैं। यह ऐसे काम करता है:

   प्रोटॉन-प्रोटॉन श्रृंखला

किसी तारे के मूल में, जो मुख्य रूप से हाइड्रोजन से बना होता है, प्रोटॉन हीलियम नाभिक बनाने के लिए परमाणु प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला से गुजरते हैं जिन्हें प्रोटॉन-प्रोटॉन (पी-पी) श्रृंखला के रूप में जाना जाता है। इस श्रृंखला प्रतिक्रिया में कई चरण शामिल हैं।

   ऊर्जा विमोचन

पीपी श्रृंखला के प्रत्येक चरण के दौरान, गामा किरणों, पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रिनो के रूप में ऊर्जा निकलती है।

   हीलियम का निर्माण

जैसे ही प्रोटॉन संयोजित होते हैं और परस्पर क्रिया करते हैं, वे अंततः हीलियम नाभिक बनाते हैं। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन के प्रारंभिक द्रव्यमान के एक छोटे से अंश को ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जैसा कि आइंस्टीन के द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता, E=mc2E=mc2 द्वारा वर्णित है।

गणितीय समीकरण

आइंस्टीन के द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता समीकरण का उपयोग करके तारों में ऊर्जा उत्पादन का वर्णन किया जा सकता है:

$E=\Delta m\;c^{2},$

ज हाँ:

   $E$ जारी की गई ऊर्जा है (जूल में)।

   $\Delta m$ द्रव्यमान में परिवर्तन (किलोग्राम में) है।

   $c$ निर्वात में प्रकाश की गति (लगभग $3\times 10^{8}$ मीटर प्रति सेकंड) है।

परमाणु संलयन के संदर्भ में, द्रव्यमान दोष ($\Delta m$) प्रारंभिक हाइड्रोजन नाभिक और परिणामी हीलियम नाभिक के बीच द्रव्यमान में अंतर है। यह द्रव्यमान अंतर ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, जो तारे को शक्ति प्रदान करता है।

आरेख

किसी तारे के कोर में परमाणु संलयन और ऊर्जा उत्पादन की अवधारणा को दर्शाने वाला एक सरलीकृत आरेख इस तरह दिख सकता है:

  Core of the Star
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  |   Protons      |  (Hydrogen nuclei)
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |                |
  |   Helium       |  (Helium nuclei)
  |                |
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तारे के मूल में, हाइड्रोजन नाभिक (प्रोटॉन) हीलियम नाभिक बनाने के लिए परमाणु संलयन से गुजरते हैं, जिससे जबरदस्त मात्रा में ऊर्जा निकलती है।

प्रमुख बिंदु

•    तारे अपने कोर में परमाणु संलयन के माध्यम से ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।
•    प्रोटॉन-प्रोटॉन श्रृंखला तारों में ऊर्जा उत्पादन के लिए जिम्मेदार एक प्रमुख परमाणु प्रतिक्रिया है।
•    आइंस्टीन का द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता समीकरण बताता है कि परमाणु संलयन के दौरान द्रव्यमान में परिवर्तन कैसे ऊर्जा में परिवर्तित होता है।

संक्षेप में

तारों में ऊर्जा उत्पादन परमाणु संलयन का परिणाम है, जहां हल्के तत्व मिलकर भारी तत्व बनाते हैं, जिससे भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है जो तारे को शक्ति प्रदान करती है और उसे चमकने देती है। यह प्रक्रिया खगोल भौतिकी और ब्रह्मांड की हमारी समझ में एक मौलिक अवधारणा है।