Cząstki subatomowe
Mimo że astrofizycy przyglądają się największym obiektom we wszechświecie, nie można zrozumieć, jak one działają, jeśli nie zrozumie się również najmniejszych obiektów we wszechświecie. Są to cząstki, które są nawet mniejsze od pojedynczego atomu i dlatego nazywane są cząstkami subatomowymi. Atomy, jak zapewne wiesz, składają się z jądra otoczonego krążącymi po orbitach elektronami. Jądro atomu składa się z protonów i neutronów. Oprócz nich istnieje wiele innych cząstek subatomowych, o których musimy wiedzieć, aby zrozumieć wewnętrzne funkcjonowanie gwiazdy.
Protony
Protony są jednym z podstawowych budulców, z których składają się atomy. W rzeczywistości najprostszy atom, atom wodoru, jest tylko jednym protonem na orbicie jednego elektronu. W gwiazdach większość wodoru jest zjonizowana (traci elektron), co oznacza, że kiedy mówimy o wodorze w gwiazdach, zwykle mówimy tylko o protonach.
Protony są dość duże i ciężkie jak na cząstki subatomowe i mają ładunek dodatni.
Neutrony
Neutrony są bardzo podobne do protonów, ponieważ znajdują się w jądrze atomu i są dość duże. Jednak w przeciwieństwie do protonów, neutron nie ma ładunku. Neutrony są ważne w tworzeniu atomów, ponieważ pomagają ustabilizować jądro. Atom, który ma zbyt wiele lub zbyt mało neutronów na ogół nie będzie trwał zbyt długo i po prostu rozpadnie się na mniejsze atomy, które są bardziej stabilne.
Elektrony
Elektrony są ujemnie naładowanymi cząstkami, które na ogół krążą wokół jądra atomu. Elektrony są znacznie mniejsze od protonów i neutronów. Mimo że są tak małe, ich ładunek jest tak silny jak protonu, co oznacza, że jeden proton i jeden elektron równoważą się nawzajem.
Mimo że elektrony normalnie nie istnieją w jądrze atomu, jądro atomu od czasu do czasu odda elektron w procesie znanym jako rozpad beta. Kiedy to się dzieje, neutron zamienia się w proton, a elektron jest uwalniany, aby zrównoważyć ładunki. Może też wystąpić sytuacja odwrotna, w której jądro atomu może zaabsorbować elektron, zamieniając proton w neutron. Jest to znane jako wychwytywanie elektronów.
Positrony
Positrony są cząstkami antymaterii. Są one odpowiednikiem elektronu w antymaterii, co oznacza, że są małymi, dodatnio naładowanymi cząstkami. Pozytrony powstają w procesie fuzji wodorowej, gdzie przenoszą dodatni ładunek z protonów, aby mogły stać się neutronami. Ponieważ jednak pozytony są antymaterią, zazwyczaj nie docierają zbyt daleko. Gdy tylko jeden z nich wejdzie w kontakt z elektronem (którego większość atomów ma dużo), te dwie cząstki anihilują się nawzajem, uwalniając promienie gamma.
Neutrina
Neutrina są bardzo małymi, neutralnie naładowanymi cząstkami. Są jeszcze mniej masywne niż elektrony i pozytrony. Ponieważ są tak małe i nie oddziałują z polami elektromagnetycznymi, neutrina zwykle przechodzą prosto przez materię stałą, co czyni je bardzo trudnymi do wykrycia. Przenoszą one energię z reakcji w postaci własnej energii kinetycznej. Ponieważ jest bardzo mało prawdopodobne, aby te maleńkie cząstki oddziaływały z innymi na swojej drodze z gwiazdy, zazwyczaj odprowadzają swoją energię w przestrzeń.
Jedyny czas, kiedy neutrina naprawdę reagują z innymi cząstkami jest podczas ogromnych wybuchów neutrin, takich jak te, które występują podczas supernowej. Podczas supernowej uwalnia się tak wiele neutrin, że zderzają się one z innymi cząstkami, przekazując ogromne ilości energii i rozpoczynając nowe reakcje termojądrowe.
Promienie gamma
Promienie gamma to fotony, czyli cząstki światła, o niezwykle dużej energii. Promienie gamma nie mają masy, ale mogą przenosić ogromne ilości energii i nadal mogą oddziaływać z innymi cząstkami. To sprawia, że promienie gamma są jednym z najbardziej niebezpiecznych rodzajów promieniowania dla ludzi.
.