Reaksi Fusi di Matahari: Darimana panas dan cahaya matahari berasal

Penjelasan Detail Reaksi Fusi di matahari

• Panas yang kita rasakan dari matahari dipancarkan dari permukaannya yang memiliki suhu lebih dari 6000 derajat Celsius. Namun, suhu tersebut masih jauh dari cukup panas untuk terjadinya fusi, jadi mari kita beralih ke dalam inti matahari di mana suhu dan tekanannya cukup tinggi untuk terjadi reaksi fusi. 
• Di inti matahari terdapat plasma hidrogen yang padat, sebuah campuran elektron dan proton. 
• Proton bergerak dengan kekuatan yang luar biasa namun tidak ingin bertabrakan satu sama lain karena tolakan muatan positif. 
• Tolakan tersebut membuat mereka menghindar satu sama lain ketika mendekat. Semakin dekat mereka bertemu, semakin kuat tolakan tersebut. 
• Proton-proton ini benar-benar tidak ingin berdekatan. Namun, sesekali, dua proton akan bertabrakan secara langsung yang akan membuat mereka saling mendekat dengan sangat kuat dan akan muncul gaya baru yang disebut gaya nuklir kuat. (reaksi Fusi)  
• Gaya ini hanya bekerja dalam jarak pendek, tetapi jika dua proton cukup mendekat, gaya ini dapat mengatasi tolakan yang disebabkan oleh muatan positif mereka. Proton-proton tersebut akan ditarik rapat bersama-sama, dan pada titik ini, sesuatu yang agak aneh terjadi. Salah satu proton ini mengeluarkan dua partikel yang lebih kecil. Salah satunya adalah neutrino, sebuah partikel kecil yang bergerak hampir dengan kecepatan cahaya. 
• Partikel-partikel hantu ini (neutrino) dapat menembus materi seolah-olah tidak ada, jadi meskipun neutrino ini dihasilkan di inti matahari yang dalam, ia hanya menembus ke luar ke ruang hampa tidak pernah terlihat lagi. 
• Proton juga mengeluarkan anti-elektron. Ini adalah versi antimateri dari elektron dan, sementara elektron normal memiliki muatan negatif, ini memiliki muatan positif. Ingatlah anti-elektron ini, kita akan kembali ke sana nanti. 
• Partikel ini membawa muatan positif menjauh dan oleh karena itu merubah proton menjadi neutron, setelah kehilangan muatan listriknya. Ini adalah proses yang disebut peluruhan Beta Plus dan inilah cara neutron dalam helium terbentuk. 
• Sekarang kita tinggal dengan proton dan neutron yang bergabung bersama - sebuah bentuk berat hidrogen yang disebut deuterium. 
• Inti deuterium ini akan bergerak di sekitar inti matahari dengan semua partikel lainnya tetapi akan sangat cepat dalam waktu sekitar satu detik, ia akan memiliki tabrakan langsung dengan proton lain dan mereka akan bersatu dengan cukup kekuatan untuk reaksi fusi berikutnya terjadi. 
• Gaya nuklir kuat akan sekali lagi bekerja dengan ajaibnya dan proton dan deuterium akan bersatu rapat untuk membentuk inti baru yang berisi dua proton dan satu neutron. Ini adalah bentuk ringan helium yang disebut helium-3. 
• Ketika fusi ini terjadi, itu mengeluarkan sinar gamma yang kuat yang diserap oleh plasma sekitarnya dan menambah panas ke inti matahari. 
• Inti helium-3 yang dihasilkan akan melambung di dalam plasma surya yang padat dengan partikel lainnya hingga akhirnya bertemu dengan inti helium-3 lainnya. 
• Jika mereka bertemu dengan cukup kekuatan, reaksi fusi terakhir terjadi. Begitu inti cukup dekat, gaya nuklir kuat mengambil alih dan menarik mereka bersama-sama dengan kuat. Sekarang kita memiliki enam partikel yang ditarik bersama-sama tetapi reaksi fusi terakhir ini mengeluarkan dua proton dari inti yang baru terbentuk. Ditembakkan kembali ke dalam plasma dengan kekuatan besar, mereka menambahkan lebih banyak panas ke inti matahari dan akan digunakan kembali dalam reaksi fusi lebih lanjut. 
• Inti yang tersisa terdiri dari dua proton dan dua neutron, yang dikenal sebagai helium-4. 
• Helium ini adalah hasil akhir terakhir dari reaksi fusi yang telah terjadi, atau disebut sebagai gas buang matahari jika Anda suka. 
• Tapi masih ada kekurangan yang perlu kita selesaikan: elektron. Reaksi fusi yang ditunjukkan di sini menyatukan empat inti hidrogen menjadi satu inti helium. 
• Masing-masing inti hidrogen ini memiliki sebuah elektron yang terkait, jadi empat elektron secara total. 
• Namun, atom helium hanya memiliki dua elektron jadi kita memiliki dua elektron yang tersisa. Mereka yang dulunya milik atom hidrogen tetapi tidak memiliki tempat dalam atom helium yang baru. 
• Apa yang terjadi pada elektron yang tersisa ini? Ingatlah anti-elektron dari tahap pertama fusi? Mereka akan segera bertabrakan dengan elektron normal yang tersisa dan, ketika sebuah partikel dan anti-partikel bertemu, mereka mengeluarkan kilatan radiasi gamma dan kemudian mereka lenyap. 
• Partikel-partikel tersebut terhapus tanpa meninggalkan apa pun. Dan kilatan sinar gamma yang dihasilkan saat mereka bertemu menambahkan lebih banyak panas ke inti matahari. Jadi elektron yang tersisa itu menghilang dan kita telah menyeimbangkan segala sesuatunya. 
• Inilah cara matahari menyatukan empat atom hidrogen menjadi satu atom helium dan melakukannya seratus miliar miliar miliar miliar kali per detik dan telah melakukannya selama lima miliar tahun terakhir. Panas yang dihasilkan oleh proses fusi ini bekerja hingga ke permukaan matahari dan, setelah perjalanan selama delapan menit melalui ruang angkasa, memberikan Bumi cahaya siang dan kehangatan.

Penjelasan Singkat

Matahari menghasilkan energi melalui reaksi fusi nuklir di intinya. Proses ini dimulai dengan proton-proton yang saling menolak karena muatan positif mereka. Namun, terkadang dua proton bertabrakan dengan cukup kuat sehingga gaya nuklir kuat dapat mengatasi tolakan ini, menyebabkan mereka bersatu dan membentuk helium. Dalam proses ini, energi dilepaskan dalam bentuk sinar gamma dan panas, yang menambah energi ke inti matahari.

Reaksi fusi di matahari dimulai di inti, di mana suhu dan tekanan sangat tinggi. Di sini, proton-proton yang bergejolak bergerak dengan kekuatan besar, tetapi tolakan muatan positif menyebabkan mereka menghindari bertabrakan langsung. Namun, kadang-kadang, dua proton bertabrakan dengan cukup kuat sehingga gaya nuklir kuat dapat mengatasi tolakan muatan positif, menyebabkan mereka bersatu dan membentuk helium. Proses ini, disebut reaksi fusi nuklir, melepaskan energi yang besar dalam bentuk sinar gamma dan panas. Panas yang dihasilkan dari reaksi ini memelihara suhu dan cahaya matahari, sementara energi yang dilepaskan dalam bentuk sinar gamma berdifusi keluar dari inti matahari, memberikan panas dan cahaya yang kita rasakan di Bumi.