Пратон-пратонны цыкл

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
Пратон-пратонны цыкл (галіна ppI).
Ядзерная фізіка
CNO Cycle.svg
Атамнае ядро · Радыеактыўны распад · Ядзерная рэакцыя · Тэрмаядзерная рэакцыя
Гл. таксама «Фізічны партал»
Ядзерныя працэсы
Радыеактыўны распад

Ядзерны сінтэз


Пратон-пратонны цыкл — сукупнасць тэрмаядзерных рэакцый, падчас якіх вадарод ператвараецца ў гелій у зорках, размешчаных на галоўнай зорнай паслядоўнасці, асноўная альтэрнатыва CNO-цыкла. Пратон-пратонны цыкл дамінуе ў зорках з масай парадку масы Сонца ці менш. Цыкл прынята дзяліць на тры асноўныя ланцужкі: ppI, ppII, ppIII. Істотны ўклад у энергавыдзяленне ўносяць толькі першыя два. Астатнія ператварэнні істотныя толькі пры дакладным падліку колькасці высокаэнергетычных нейтрына.

Прадукты пратон-пратоннага цыкла[правіць | правіць зыходнік]

Канчатковым прадуктам ланцужка ppI, які пераважае пры тэмпературах ад 10 да 14 мільёнаў градусаў, з'яўляецца ядро атама гелію, якое ўзнікла ў выніку зліцця чатырох пратонаў з выдзяленнем энергіі, эквівалентнай 0,7 % масы гэтых пратонаў. Цыкл складаецца з трох стадый. Спачатку два пратоны, якія маюць дастаткова энергіі, каб пераадолець кулонаўскі бар'ер, зліваюцца, утвараючы дэйтрон, пазітрон і электроннае нейтрына; затым дэйтрон зліваецца з пратонам, утвараючы ядро 3He; нарэшце, два ядры атама гелію-3 зліваюцца, утвараючы ядро атама гелію-4. Пры гэтым вызваляюцца два пратоны.

  • p + p → ²H + e+ + νe + 0,42 МэВ [1]
  • ²H + p3He + γ + 5,49 МэВ.[2]
  • 3He + 3He → 4He + 2p + 12,85 МэВ.[3]

Іншыя два ланцужкі (ppII і ppIII) уносяць уклад у цыкл пры больш высокіх тэмпературах, чым ppI. На Сонцы каля 85 % зліццяў вадароду ў гелій-4 адбываюцца праз ppI.

Час, праз які Сонца вычарпае сваё «паліва» і тэрмаядзерная рэакцыя спыніцца, ацэньваецца ў 6 мільярдаў гадоў.

Пратон-пратонны цыкл (усе тры ланцужкі, а таксама hep- і pep-галіны).


pp-Рэакцыя[правіць | правіць зыходнік]

Рэакцыя зліцця двух пратонаў адбываецца ў 2 стадыі. Спачатку два пратоны ўтвараюць дыпратон (²He):

Шаблон:Nuclide2  Шаблон:Nuclide2  →  Шаблон:Nuclide2

Дыпратон практычна імгненна распадаецца назад на два пратоны (пратонны распад), аднак, у вельмі рэдкім выпадку ён паспявае ператварыцца ў дэйтрон (ядро дэйтэрыя ²H) праз бэта+ распад[4]:

Шаблон:Nuclide2  →  Шаблон:Nuclide2  e+  ν
e

Такім чынам, агульная формула рэакцыі:

 H + H → D + e+ + ve + 0.42MeV

pep-Рэакцыя[правіць | правіць зыходнік]

У некаторых выпадках (на Сонцы 0,25 %, ці ў адной рэакцыі з 400) зліццё пратонаў у ядро дэйтэрыя адбываецца не з эмісіяй пазітрона, а з паглынаннем электрона. Такое зліццё двух пратонаў і электрона называецца pep-рэакцыяй (па часціцах у пачатковым стане); у ёй выпраменьваецца монаэнергетычнае нейтрына з энергіяй 1,44 МэВ.

hep-Рэакцыя[правіць | правіць зыходнік]

Звычайна ядро гелію-3, якое ўтварылася ў другой рэакцыі pp-цыклу пасля зліцця дэйтрона і пратона, рэагуе з іншым ядром ³He (галіна ppI, 85 % ва ўмовах Сонца) ці 4He (галіны ppII і ppIII, сумарна каля 15 % на Сонцы). У вельмі рэдкіх выпадках (10−5% на Сонцы) ³He захоплівае пратон з утварэннем ядра гелію-4, пазітрона і электроннага нейтрына. Гэта так званая hep-рэакцыя (назва ад He+p) рэдкая, бо яна адбываецца праз слабае ўзаемадзеянне — адзін з трох пратонаў, якія існуюць у пачатковым стане, павінен ператварыцца ў нейтрон — у той час як канкуруючыя рэакцыі ³He+³He і ³He+4He, нягледзячы на больш высокі кулонаўскі бар'ер, не звязаны са зменай зарада нуклонаў.

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі[правіць | правіць зыходнік]

  1. 12. Nuclear Reactions in Nature: Nuclear Astrophysics page 24 "12.6.2 Hydrogen Burning " "p + p → d + e+ +νe Q = 0.42 MeV "
  2. 12. Nuclear Reactions in Nature: Nuclear Astrophysics page 24 "The next reaction in the sequence is d + p →3He + γ Q = 5.49 MeV. "
  3. 12. Nuclear Reactions in Nature: Nuclear Astrophysics page 24 " In ~ 86 % of the cases, the reaction is 3He + 3He → 4He + 2p Q = 12.96 MeV "
  4. Stellar Interiors: Physical Principles, Structure, and Evolution, 2004, ISBN 9780387200897: «The Proton-Proton Reaction»: «This crucial but as it turns out, unlikely reaction requires that two protons form a coupled system (the „diproton“) while flashing past one another and, at practically that same instant, one of these protons must undergo a weak decay»

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]

  • Ishfaq Ahmad, The Nucleus, 1:42,59, (1971), The Proton type-nuclear fission reaction

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]