CNO-sykli

CNO-sykli  on lämpöydinreaktio, joka muuttaa vedyn heliumiksi , jossa hiili , happi ja typpi toimivat katalyytteinä . Sitä pidetään yhtenä tärkeimmistä lämpöydinfuusion prosesseista massiivisissa pääsarjan tähdissä .

Hiilen palamisprosessi

CNO-sykli  on kokoelma kolmea toisiinsa kytkettyä sykliä tai tarkemmin sanottuna osittain päällekkäisiä jaksoja. Yksinkertaisin niistä, CN-sykli (Bethe-kierto eli hiilikierto), ehdotti vuonna 1938 Hans Bethe [1] ja itsenäisesti Karl Weizsacker [2] .

CN-syklin pääreaktioreitti [ 3] (lisäksi on ilmoitettu ominaisreaktioaika) [4] :

12C +p → 13N + y +1,94 MeV _ ~1,3⋅10 7 vuotta
13 N → 13 C + e + + v e +2,22 MeV ~7 minuuttia (tai +1,20 MeV ilman annihilaatiota e + ; T ½ 13 N = 9,96 min [5] )
13C +p → 14N + y +7,55 MeV ~2,7⋅10 6 vuotta
14N +p → 150 + y +7,30 MeV ~3,2⋅10 8 vuotta
15 O → 15 N + e + + v e +2,75 MeV ~82 sekuntia (tai +1,73 MeV ilman annihilaatiota e + ; T ½ 15 O:lle = 122,24  s [ 5] )
15N +p → 12 C + 4 He +4,96 MeV ~1,1⋅10 5 vuotta

Tämän syklin ydin on α-hiukkasen epäsuora synteesi neljästä protonista niiden peräkkäisten ytimien sieppauksen aikana, alkaen 12 C :sta.

Hapen palamisprosessit

Reaktiossa protonin sieppaamisen kanssa 15 N:n ytimellä on vielä yksi lopputulos mahdollinen: 16O-ytimen muodostuminen ja uuden syklin synty, jota kutsutaan NO I-sykliksi .

Sillä on täsmälleen sama rakenne kuin CN-syklillä:

14N + 1H _ → 150 + y +7,29 MeV _ (3,2⋅10 8 vuotta [4] )
15 O → 15 N + e + + v e +2,76 MeV (82 sekuntia)
15N + 1H _ → 160 + y +12,13 MeV
16 O + 1 H → 17F + y +0,60 MeV
17F _ → 17 O + e + + v e +2,76 MeV
17 O + 1 H → 14 N + 4 He +1,19 MeV

NO I -sykli lisää energian vapautumisnopeutta CN-syklissä lisäämällä CN-syklin katalyyttiytimien lukumäärää.

Tämän syklin viimeisellä reaktiolla on myös kaksi muunnelmaa, joista toinen saa aikaan toisen syklin - NO II -syklin :

15N + 1H _ → 160 + y +12,13 MeV
16 O + 1 H → 17F + y +0,60 MeV
17F _ → 17 O + e + + v e +2,76 MeV
17 O + 1 H → 18F + γ +5,61 MeV
18F _ → 18 O + e + + v e + 1,656 MeV
18 O + 1 H → 15 N + 4 He +3,98 MeV

Siten CN- , NOI- ja NOII -syklit muodostavat kolminkertaisen CNO - syklin .

On toinen hyvin hidas neljäs sykli, ns. OF-sykli , mutta sen rooli energiantuotannossa on mitätön (1000 NO I- ja NO II-sykliä ja yli 106 CN -sykliä [6] osuu yhteen tällaiseen sykliin ). Tämä sykli on kuitenkin tärkeä 19 F :n alkuperän selittämiseksi.

17 O + 1 H → 18F + γ + 5,61 MeV
18F _ → 18 O + e + + v e + 1,656 MeV
18 O + 1 H → 19F + γ + 7,994 MeV
19F + 1H _ → 16 O + 4 Hän + 8,114 MeV
16 O + 1 H → 17F + y + 0,60 MeV
17F _ → 17 O + e + + v e + 2,76 MeV

Vedyn räjähdysmäisen palamisen aikana tähtien pintakerroksissa, esimerkiksi supernovaräjähdyksen aikana , voi kehittyä erittäin korkeita lämpötiloja, ja CNO-syklin luonne muuttuu dramaattisesti. Se muuttuu niin kutsutuksi kuumaksi CNO - sykliksi , jossa reaktiot ovat erittäin nopeita ja monimutkaisia.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ H.A. Bethe: Energy Production in Stars. Physical Review 55 (1939) 434-456, doi: 10.1103/PhysRev.55.434 .
  2. ↑ CF von Weizsäcker: Über Elementumwandlungen im Innern der Sterne. Physikalische Zeitschrift 38 (1937) 176-191 ja 39 (1938) 633-646.
  3. ↑ An Introduction to Nuclear Astrophysics , Richard N. Boyd, University of Chicago Press, 1. kesäkuuta 2008, ISBN 978-0-226-06971-5 ; sivu 211
  4. ↑ 1 2 Artikkeli CARBON CYCLE, Physical Encyclopedic Dictionary. - M.: Neuvostoliiton tietosanakirja. Päätoimittaja A. M. Prokhorov. 1983. [1]
  5. ↑ 1 2 Principles and Perspectives in Cosmochemistry , Springer, 2010, ISBN 978-3-642-10368-1 , sivu 233
  6. ↑ Astronet > Hiilikierto

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat