Proton-protonski cikel

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Pojdi na navigacijo Pojdi na iskanje
Proton-protonski cikel (veja ppI)
Jedrski procesi
Radioaktivni razpad
Nukleosinteza

Proton-protonski cikel - niz termonuklearnih reakcij , med katerimi se vodik pretvori v helij v zvezdah, ki se nahajajo v glavnem zvezdnem zaporedju ; glavna alternativa ciklu CNO . Proton-protonski cikel prevladuje pri zvezdah z maso reda mase Sonca ali manj [1] [2] , predstavlja do 98 % sproščene energije [3] .

Cikel je običajno razdeljen na tri glavne verige: ppI , ppII , ppIII . Le prva dva pomembno prispevata k sproščanju energije. Preostale transformacije so pomembne le, če je število visokoenergijskih nevtrinov natančno izračunano.

Izdelki cikla proton-proton

Končni produkt verige ppI , ki prevladuje pri temperaturah med 10 in 14 milijoni stopinj, je jedro atoma helija, ki nastane pri fuziji štirih protonov s sproščanjem energije, ki ustreza 0,7 % mase teh protonov. Cikel vključuje tri stopnje. Prvič, dva protona, ki imata dovolj energije, da premagata Coulombovo pregrado , se združita in tvorita devteron , pozitron in elektronski nevtrino ; nato se devteron zlije s protonom in tvori jedro 3 He ; končno se dve jedri atoma helija-3 združita, da tvorita jedro atoma helija-4 . To sprošča dva protona.

Drugi dve verigi ( ppII in ppIII ) prispevata k ciklu pri višjih temperaturah kot ppI . Na Soncu se približno 85 % združitev vodika v helij-4 zgodi prek ppI .

Čas, po katerem bo Sonce porabilo svoje " gorivo " in se bo termonuklearna reakcija ustavila, je ocenjen na 6 milijard let.

Proton-protonski cikel (vse tri verige, pa tudi veje hep in pep).

pp reakcija

Reakcija fuzije dveh protonov poteka v dveh fazah. Prvič, dva protona tvorita diproton ( ):

Diproton skoraj v trenutku razpade nazaj na dva protona ( protonski razpad ), vendar v izjemno redkem primeru uspe prestati beta + razpad in se spremeni v devteron ( jedro devterija ) [7] :

Tako je splošna reakcijska formula:

pep reakcija

V nekaterih primerih (na Soncu 0,25 % ali v eni reakciji od 400) se zlivanje protonov v jedro devterija ne zgodi z emisijo pozitrona, temveč z absorpcijo elektrona. Ta fuzija dveh protonov in elektrona se imenuje pep-reakcija (za delce v začetnem stanju); oddaja monoenergetski nevtrino z energijo 1,44 MeV , ki se sprosti med zajemom elektronov.

Splošna formula za elektronski zajem , in zajemanje elektrona poteka znotraj diprotona, dokler ne razpade.

hep reakcija

Običajno jedro helija-3, ki nastane v drugi reakciji pp-cikla po fuziji devterona in protona, reagira z drugim jedrom 3 He (veja ppI, 85 % v sončnih pogojih) ali 4 He (ppII in ppIII veje, skupaj približno 15 % na soncu). V zelo redkih primerih (10 −5 % na Soncu) 3 He ujame proton s tvorbo jedra helija-4, pozitrona in elektronskega nevtrina. Ta tako imenovana reakcija hepa (imenovana po He + p) je redka, ker se pojavi zaradi šibke interakcije - eden od treh začetnih protonov se mora spremeniti v nevtron - medtem ko se konkurenčni reakciji 3 He + 3 He in 3 He + 4 He , kljub višji Coulombovi pregradi ni povezan s spremembo naboja nukleona.

Poglej tudi

Opombe (uredi)

  1. 12.1 Procesi na soncu. 12 Jedrske reakcije na Soncu in v zvezdah / L. I. Sarycheva. UVOD V FIZIKO MIKROSVETA - FIZIKA DELCEV IN JEDER, ISBN 978-5-397-02675-8 , predmet predavanja Astronomskega oddelka Fakultete za fiziko Moskovske državne univerze: "Odločilec za Sonce je pp- cikel."
  2. The Solar Interior / Solar Physics, Marshall Space Flight Center, NASA (angleščina) : " V zvezdah, kot je Sonce ... tristopenjski proces, imenovan proton-proton ali pp veriga "
  3. ^ Loveland, WD, Morrissey, DJ in Seaborg, GT (2005) 12. Nuclear Reactions in Nature: Nuclear Astrophysics / Modern Nuclear Chemistry, John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-11532-8 DOI: 10.1002 / 06.1002 / 0 ch12 , (eng.) stran 29: «Na našem soncu 98 % energije prihaja iz verige pp in le 2 % iz cikla CNO.«
  4. Loveland, WD, Morrissey, DJ in Seaborg, GT (2005) 12. Nuclear Reactions in Nature: Nuclear Astrophysics / Modern Nuclear Chemistry, John Wiley & Sons DOI: 10.1002 / 0471768626.ch12 , (Eng. 6 ". 2 Gorenje vodika "" p + p → d + e + + νe Q = 0,42 MeV "
  5. Loveland, WD, Morrissey, DJ in Seaborg, GT (2005) 12. Nuclear Reactions in Nature: Nuclear Astrophysics / Modern Nuclear Chemistry, John Wiley & Sons DOI: 10.1002 / 0471768626.ch12 . Stran (2 "4"). reakcija v zaporedju je d + p → 3He + γ Q = 5,49 MeV."
  6. Loveland, WD, Morrissey, DJ in Seaborg, GT (2005) 12. Nuclear Reactions in Nature: Nuclear Astrophysics / Modern Nuclear Chemistry, John Wiley & Sons DOI: 10.1002 / 0471768626.ch12 Stran , ( 24 ") ~In. V 86% primerov je reakcija 3He + 3He → 4He + 2p Q = 12,96 MeV "
  7. Stellar Interiors: Physical Principles, Structure, and Evolution , 2004, ISBN 978-0-387-20089-7 : "The Proton-Proton Reaction": "Ta ključna, a kot se je izkazalo, malo verjetna reakcija zahteva, da dva protona tvorita sklopljeni sistem ("diproton"), medtem ko utripa drug mimo drugega in v skoraj istem trenutku mora eden od teh protonov šibko razpadti "

Literatura

Povezave

  • 4. Zgorevanje vodika // Spletna - različica učbenika B.S. Ishkhanov, IM Kapitonov, IA Tutyn "Nukleosinteza v vesolju" - M., Moskovska univerzitetna založba. 1998