Protoni-protonisykli - joukko lämpöydinreaktioita , joiden aikana vety muuttuu heliumiksi tähdissä , jotka sijaitsevat päätähtisekvenssissä ; tärkein vaihtoehto CNO-syklille . Protoni-protoni-kierto hallitsee tähdissä, joiden massa on Auringon massaa tai vähemmän [1] [2] , ja sen osuus vapautuvasta energiasta on jopa 98 % [3] .
Sykli on yleensä jaettu kolmeen pääketjuun: ppI , ppII , ppIII . Vain kaksi ensimmäistä vaikuttavat merkittävästi energian vapautumiseen. Jäljellä olevat muunnokset ovat merkittäviä vain, kun lasketaan tarkasti korkean energian neutriinojen lukumäärä.
10-14 miljoonan asteen lämpötiloissa hallitsevan ppI- ketjun lopputuote on heliumatomin ydin, joka syntyy neljän protonin fuusiossa, jolloin vapautuu energiaa, joka vastaa 0,7 % näiden protonien massasta. Sykli sisältää kolme vaihetta. Aluksi kaksi protonia, joilla on tarpeeksi energiaa Coulombin esteen voittamiseksi , sulautuvat muodostaen deuteronin , positroni ja elektronineutrinon ; sitten deuteron fuusioituu protonin kanssa muodostaen 3 He -ytimen ; Lopuksi helium-3- atomin kaksi ydintä yhdistyvät muodostaen helium-4-atomin ytimen . Tämä vapauttaa kaksi protonia.
Kaksi muuta ketjua ( ppII ja ppIII ) osallistuvat kiertoon korkeammissa lämpötiloissa kuin ppI . Auringossa noin 85 % vedyn ja helium-4:n fuusioista tapahtuu ppI :n kautta .
Aika, jonka jälkeen Aurinko käyttää " polttoaineensa " ytimessä ja tämä reaktio pysähtyy, on arviolta 6 miljardia vuotta. Auringon jatkokehitys liittyy ytimen puristumiseen, josta alkaa heliumin ydinpalaminen, ja vedyn palamisen jatkumiseen ytimen ympärillä olevassa pallomaisessa kuoressa.
Kahden protonin fuusioreaktio tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensinnäkin kaksi protonia muodostavat diprotonin ( ):
Diprotoni hajoaa lähes välittömästi takaisin kahdeksi protoniksi ( protonin hajoaminen ), mutta erittäin harvinaisessa tapauksessa se onnistuu kokemaan beeta + hajoamisen muuttuen deuteroniksi ( deuterium -ytimeksi ) [7] :
Siten reaktion yleinen kaava on:
Joissakin tapauksissa (Auringossa 0,25% tai yhdessä reaktiossa 400:sta) protonien fuusio deuteriumytimeen ei tapahdu positronin emissiolla, vaan elektronin absorptiolla. Tätä kahden protonin ja elektronin fuusiota kutsutaan pep-reaktioksi (alkutilassa olevien hiukkasten yli); se emittoi monoenergeettistä neutriinoa, jonka energia on 1,44 MeV ja joka vapautuu elektronien sieppauksen aikana.
Yleinen kaava on elektronien sieppaus , ja elektronien sieppaus tapahtuu diprotonin sisällä, kunnes se hajoaa.
Yleensä pp-syklin toisessa reaktiossa deuteronin ja protonin fuusion jälkeen muodostunut helium-3-ydin reagoi toisen 3 He-ytimen (ppI-haara, 85 % aurinko-olosuhteissa) tai 4 He-ytimen (ppII ja ppIII-haaroja, yhteensä noin 15 % Auringossa). Hyvin harvoissa tapauksissa (10 −5 % Auringossa) 3 He vangitsee protonin muodostaen helium-4-ytimen, positronin ja elektronineutriinon. Tämä ns. hep-reaktio (nimetty sanasta He+p) on harvinainen, koska se tapahtuu heikon voiman kautta – yhden alkutilassa olevista kolmesta protonista on tultava neutroni – kun taas kilpailevat reaktiot 3 He+ 3 He ja 3 He+ 4 Hän, huolimatta korkeammasta Coulombin esteestä , ei liity muutokseen nukleonien varauksessa.
![]() |
---|
Tähdet | |
---|---|
Luokitus | |
Alla olevat objektit | |
Evoluutio | |
Nukleosynteesi | |
Rakenne | |
Ominaisuudet | |
Liittyvät käsitteet | |
Tähtilistat |
|