De zon is een waterstofbol die zo groot is dat de zwaartekracht in het midden elektronen uit de waterstofatomen verwijdert en de protonen zo strak tegen elkaar drukt dat ze bij elkaar blijven. Het "plakken" creëert uiteindelijk helium en geeft ook energie vrij in de vorm van gammaflitorfotonen. Die fotonen banen zich een weg door de deeltjes in de zon, verliezen onderweg wat energie en komen uiteindelijk uit de zon als röntgenstralen, infrarood en zichtbaar licht. Het pad van het centrum naar de opkomst van de zon duurt vele stappen en vele jaren.

Gamma-stralen

Het creëren van helium uit waterstof in de kern van de zon is een proces in drie fasen die direct één gammastraal vrijgeeft en indirect een gammastraal afgeeft. Gamma-stralen zijn elektromagnetische straling, net als magnetrons, radio- en lichtgolven, wat betekent dat ze met de snelheid van het licht reizen: 300.000 kilometer per seconde (186.000 mijl per seconde). De zon heeft een straal van ongeveer 700.000 kilometer (435.000 mijl). Dus je zou redelijkerwijs kunnen verwachten dat een gammastraal ongeveer 2,3 seconden nadat deze is gemaakt buiten de zon komt. Maar dat gebeurt niet.

Botsingen

In de kern van de zon zijn de protonen en heliumkernen zo dik dat een uitgezonden gammastraal niet ver kan komen voordat het wordt geabsorbeerd. Als je je voorstelt dat een gammastraal midden in de zon wordt uitgezonden, dan zal deze naar rechts naar de oppervlakte gaan. Wanneer het tegen een proton botst, is het resultaat van de botsing een proton met extra energie. Het proton geeft die extra energie op door een ander gamma-straalfoton uit te zenden. Maar deze kan elke kant op gaan - zelfs helemaal terug waar hij begon. En zo gaat het, met de gammastraling van de ene botsing naar de andere, verandert zijn richting telkens wanneer deze wordt geabsorbeerd en opnieuw wordt uitgestraald.

The Random Walk

Stel je voor dat er een man is die zo dronken is dat hij een lichte paal moet vasthouden om op te staan. Hij wil bij de volgende lantaarnpaal komen, slechts 10 stappen verder, maar hij is zo dronken dat hij niet in een rechte lijn kan lopen. Hij is zo dronken dat, nadat hij een stap heeft gezet, zijn volgende stap in een andere richting zou kunnen gaan. Dat is wat natuurkundigen en wiskundigen een 'drunkard's walk' of 'random walk'-probleem noemen. De vraag is, hoe lang duurt het voordat die vent van de ene lantaarnpaal naar de volgende is gegaan? Het antwoord is dat als zijn begin- en eindpunt worden gescheiden door 10 stappen, hij gemiddeld 100 stappen nodig heeft om daar te komen, dat is 10 kwadraat. Dat is dezelfde situatie waarin een gammastraal in de kern van de zon staat.

Uitgangspunten

Als je een probleem met willekeurige wandelingen probeert op te lossen, is het belangrijkste dat je moet weten hoe groot de stappen zijn. Er zijn twee problemen met het uitvogelen van een gammastraalfoton in de zon. Ten eerste zijn de omstandigheden niet overal in de zon hetzelfde, waardoor de afstand tussen gammastraal en andere deeltjes verandert. Ten tweede heeft nog nooit iemand het centrum van de zon bezocht, dus er moeten toch een aantal veronderstellingen worden gemaakt. Er zijn allerlei redelijke aannames, variërend van een tiende van een millimeter tot ongeveer een centimeter. De keuze van deze afstand heeft een grote invloed op de tijdberekening.

Hoe lang duurt het

De straal van de zon is 700.000 kilometer, oftewel 7 triljoen "stappen" als elke stap is een tiende van een millimeter, en 70 miljard stappen als elke stap 1 centimeter is. Van het drunkard's-walk probleem, weet je dat het gemiddelde aantal stappen dat nodig is om een ​​bepaalde afstand te nemen gelijk is aan het kwadraat van het aantal stappen dat nodig is om in een rechte lijn te gaan. Dus het zou 49 biljoen biljoen stappen van 0,1 millimeter en 490 miljard triljoen stappen van 1 centimeter elk in beslag nemen. De tijd die het kost om die stappen af ​​te leggen, is de totale afstand gedeeld door de snelheid van het licht. Dus, als je denkt dat fotonen slechts 0,1 millimeter bewegen tussen botsingen, duurt het meer dan een half miljoen jaar voordat het foton uit de zon is ontsnapt. Als je denkt dat het ongeveer een centimeter is, dan duurt het ongeveer 5.000 jaar voordat het foton uit de zon komt.