Ciclul CNO este o reacție termonucleară care transformă hidrogenul în heliu , în care carbonul , oxigenul și azotul acționează ca catalizatori . Este considerat unul dintre principalele procese de fuziune termonucleară în stele masive din secvența principală .
Un ciclu CNO este o colecție de trei cicluri legate între ele sau, mai precis, cicluri parțial suprapuse. Cel mai simplu dintre ele, ciclul CN (ciclul Bethe, sau ciclul carbonului), a fost propus în 1938 de Hans Bethe [1] și independent de Karl Weizsacker [2] .
Principala cale de reacție a ciclului CN [3] (în plus, este indicat timpul de reacție caracteristic) [4] :
12C +p | → | 13N + y | +1,94 MeV _ | ~1,3⋅10 7 ani | |
13 N | → | 13 C + e + + v e | +2,22 MeV | ~7 minute | (sau +1,20 MeV excluzând anihilarea e + ; T ½ pentru 13 N = 9,96 min [5] ) |
13C +p | → | 14N + y | +7,55 MeV | ~2,7⋅10 6 ani | |
14N +p | → | 15 O + y | +7,30 MeV | ~3.2⋅10 8 ani | |
15 O | → | 15 N + e + + v e | +2,75 MeV | ~82 de secunde | (sau +1,73 MeV excluzând anihilarea e + ; T ½ pentru 15 O = 122,24 s [5] ) |
15N +p | → | 12 C + 4 El | +4,96 MeV | ~1.1⋅10 5 ani |
Esența acestui ciclu este sinteza indirectă a unei particule α din patru protoni în timpul captărilor succesive ale acestora de către nuclee, începând de la 12 C.
În reacția cu captarea unui proton de către nucleul de 15 N, este posibil încă un rezultat: formarea nucleului de 16 O și nașterea unui nou ciclu, numit ciclul NO I.
Are exact aceeași structură ca și ciclul CN:
14N + 1H _ | → | 15 O + y | +7,29 MeV _ | (3,2⋅10 8 ani [4] ) |
15 O | → | 15 N + e + + v e | +2,76 MeV | (82 de secunde) |
15N + 1H _ | → | 16 O + 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 El | +1,19 MeV |
Ciclul NO I crește rata de eliberare a energiei în ciclul CN prin creșterea numărului de nuclee catalizatoare din ciclul CN.
Ultima reacție a acestui ciclu are și două variante ale cursului, dintre care una dă naștere unui alt ciclu - ciclul NO II :
15N + 1H _ | → | 16 O + 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 + y | +5,61 MeV |
18F _ | → | 18 O + e + + v e | + 1,656 MeV |
18 O + 1 H | → | 15 N + 4 El | +3,98 MeV |
Astfel, ciclurile CN , NO I și NO II formează un ciclu CNO triplu .
Există un al patrulea ciclu foarte lent, așa-numitul. Ciclul OF , dar rolul său în generarea de energie este neglijabil (1000 de cicluri NO I și NO II și mai mult de 10 6 cicluri CN [6] cad într-un astfel de ciclu ). Cu toate acestea, acest ciclu este important pentru explicarea originii 19 F.
17 O + 1 H | → | 18F + y | + 5,61 MeV |
18F _ | → | 18 O + e + + v e | + 1,656 MeV |
18 O + 1 H | → | 19F + y | + 7,994 MeV |
19F + 1H _ | → | 16 O + 4 El | + 8,114 MeV |
16 O + 1 H | → | 17F + y | + 0,60 MeV |
17F _ | → | 17 O + e + + v e | + 2,76 MeV |
În timpul arderii explozive a hidrogenului în straturile de suprafață ale stelelor, de exemplu, în timpul exploziilor de supernove , se pot dezvolta temperaturi foarte ridicate, iar natura ciclului CNO se schimbă dramatic. Se transformă în așa-numitul ciclu CNO fierbinte , în care reacțiile sunt foarte rapide și complicate.
![]() |
---|
Stele | |
---|---|
Clasificare | |
Obiecte substelare | |
Evoluţie | |
Nucleosinteza | |
Structura | |
Proprietăți | |
Concepte înrudite | |
Liste de stele |