Proton-protonski cikel

Proton-protonski cikel (veja ppI)

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.

p + p → ² H + e ⁺ + ν _e + 0,42 MeV ^[4]
² H + p → ³ He + γ + 5,49 MeV. ^[5]
³ He + ³ He → ⁴ He + 2 p + 12,85 MeV. ^[6]

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 ( $\mathrm {^{2}He}$ ${\ displaystyle \ mathrm {^ {2} He}}$ ${\ displaystyle \ mathrm {^ {2} He}}$ ):

\mathrm {_{1}^{1}H} +\mathrm {_{1}^{1}H} \rightarrow \mathrm {_{2}^{2}He} .

{\ displaystyle \ mathrm {_ {1} ^ {1} H} + \ mathrm {_ {1} ^ {1} H} \ rightarrow \ mathrm {_ {2} ^ {2} He}.}

{\ displaystyle \ mathrm {_ {1} ^ {1} H} + \ mathrm {_ {1} ^ {1} H} \ rightarrow \ mathrm {_ {2} ^ {2} He}.}

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 $\mathrm {^{2}H}$ ${\ displaystyle \ mathrm {^ {2} H}}$ ${\ displaystyle \ mathrm {^ {2} H}}$ ) ^[7] :

\mathrm {_{2}^{2}He} \rightarrow \mathrm {_{1}^{2}H} +e{^{+}}+\nu _{e}.

{\ displaystyle \ mathrm {_ {2} ^ {2} He} \ rightarrow \ mathrm {_ {1} ^ {2} H} + e {^ {+}} + \ nu _ {e}.}

{\ displaystyle \ mathrm {_ {2} ^ {2} He} \ rightarrow \ mathrm {_ {1} ^ {2} H} + e {^ {+}} + \ nu _ {e}.}

Tako je splošna reakcijska formula:

\mathrm {_{1}^{1}H+_{1}^{1}H} \rightarrow \mathrm {_{1}^{2}H} +e{^{+}}+\nu _{e}+\mathrm {0.42MeV} .

{\ displaystyle \ mathrm {_ {1} ^ {1} H + _ {1} ^ {1} H} \ rightarrow \ mathrm {_ {1} ^ {2} H} + e {^ {+}} + \ nu _ {e} + \ mathrm {0,42MeV}.}

{\ displaystyle \ mathrm {_ {1} ^ {1} H + _ {1} ^ {1} H} \ rightarrow \ mathrm {_ {1} ^ {2} H} + e {^ {+}} + \ nu _ {e} + \ mathrm {0,42MeV}.}

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 $\mathrm {p} ^{+}+\mathrm {e} ^{-}\rightarrow \mathrm {n} +{\nu }_{e}\,$ ${\ displaystyle \ mathrm {p} ^ {+} + \ mathrm {e} ^ {-} \ rightarrow \ mathrm {n} + {\ nu} _ {e} \,}$ ${\ mathrm {p}} ^ {+} + {\ mathrm {e}} ^ {-} \ desno puščica {\ mathrm {n}} + {\ nu} _ {e} \,$ , 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)

↑ 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."
↑ The Solar Interior / Solar Physics, Marshall Space Flight Center, NASA (angleščina) : " V zvezdah, kot je Sonce ... tristopenjski proces, imenovan proton-proton ali pp veriga "
^ 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.«
↑ 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 "
↑ 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."
↑ 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 "
↑ 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

Bethe, HA, Critchfield, CL, "Nastajanje devteronov s kombinacijo protonov." // Fizični pregled 54, št. 4 (1938): 248.
EE Salpeter, Jedrske reakcije v zvezdah. I. Proton-protonska veriga // Phys. Rev. 88, 547 - 1. november 1952 doi: 10.1103 / PhysRev. 88.547

Povezave

Predstavnostne datoteke na Wikimedia Commons

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

[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 "

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

Slovarji in enciklopedije	Veliki katalonski Britannica (na spletu)
Regulativni nadzor	Microsoft : 12061081

Zvezde
Razvrstitev	Hipergiganti Supergiganti Svetli velikani Velikani Podgiganti Zvezde glavnega zaporedja (palčki) Podpalčki Beli palčki Spektralni razredi zvezd Spremenljive zvezde
Podzvezdni objekti	Rjavi pritlikavec Podrjavi pritlikavec Planetar
Evolucija	Oblikovanje Protostar Zvezdica pred glavnim zaporedjem Glavno zaporedje Podružnica podgigantov Veja rdečih velikanov Horizontalna veja Rdeča kondenzacija Modra zanka Asimptotična veja velikanov Planetarna meglica Supernova Beli škrat Modri škrat Nevtronska zvezda Črna luknja
Nukleosinteza	Proton-protonski cikel CNO cikel Helijev blisk Trojna helijeva reakcija Gorenje ogljika Ogljikova detonacija Goreči neon Zgorevanje kisika Zgorevanje silicija s-proces r-proces p-proces rp proces Alfa proces
Struktura	Jedro Konvektivna cona Svetleča cona Zvezdno vzdušje Fotosfera kromosfera Krona veter Magnetno polje
Lastnosti	Absolutna zvezdna velikost kovinskost Barvni indeks Lastno gibanje Spektralni razred Učinkovita temperatura
Povezani koncepti	Črno telo Hertzsprung - Russellov diagram Zvezdna združenja Zvezdni sistemi Zvezdne kopice Planetarni sistemi Fraunhoferjeve linije
Seznami zvezdic	Najbolj množičen Največji Najsvetlejši Z najvišjo svetilnostjo Takojšnje Rjavi palčki Lastna imena zvezd