Ciclul proton-proton - un set de reacții termonucleare , în timpul cărora hidrogenul este transformat în heliu în stele situate pe secvența stelar principală ; principala alternativă la ciclul CNO . Ciclul proton-proton domină la stelele cu o masă de ordinul masei Soarelui sau mai mică [1] [2] , el reprezintă până la 98% din energia eliberată [3] .
Ciclul este de obicei împărțit în trei lanțuri principale: ppI , ppII , ppIII . Doar primele două au o contribuție semnificativă la eliberarea de energie. Transformările rămase sunt semnificative numai atunci când se numără cu exactitate numărul de neutrini de înaltă energie.
Produsul final al lanțului ppI , care domină la temperaturi de la 10 la 14 milioane de grade, este nucleul atomului de heliu, rezultat din fuziunea a patru protoni cu eliberarea de energie echivalentă cu 0,7% din masa acestor protoni. Ciclul include trei etape. Inițial, doi protoni, având suficientă energie pentru a depăși bariera coulombiană , fuzionează pentru a forma un deuteron , un pozitron și un neutrin electronic ; apoi deuteronul fuzionează cu protonul, formând un nucleu de 3 He ; în cele din urmă, cele două nuclee ale unui atom de heliu-3 fuzionează pentru a forma nucleul unui atom de heliu-4 . Aceasta eliberează doi protoni.
Celelalte două lanțuri ( ppII și ppIII ) contribuie la ciclul la temperaturi mai mari decât ppI . Pe Soare, aproximativ 85% din fuziunile hidrogen-heliu-4 au loc prin ppI .
Timpul după care Soarele își va consuma „ combustibilul ” din nucleu și această reacție se va opri acolo este estimat la 6 miliarde de ani. Evoluția ulterioară a Soarelui este asociată cu compresia nucleului, unde va începe arderea nucleară a heliului și continuarea arderii hidrogenului într-o înveliș sferică în jurul nucleului.
Reacția de fuziune a doi protoni are loc în două etape. În primul rând, doi protoni formează un diproton ( ):
Un diproton se descompune aproape instantaneu înapoi în doi protoni ( decăderea protonului ), cu toate acestea, într-un caz extrem de rar, reușește să experimenteze dezintegrare beta +, transformându-se într-un deuteron ( nucleu de deuteriu ) [7] :
Astfel, formula generală a reacției este:
În unele cazuri (la Soare 0,25%, sau într-o reacție din 400), fuziunea protonilor într-un nucleu de deuteriu are loc nu cu emisia unui pozitron, ci cu absorbția unui electron. Această fuziune a doi protoni și un electron se numește reacție pep (peste particule în starea inițială); emite un neutrin monoenergetic cu o energie de 1,44 MeV , eliberat în timpul captării electronilor.
Formula generală este captarea electronilor , iar captarea electronilor are loc în interiorul unui diproton până când acesta se descompune.
De obicei, nucleul de heliu-3, format în a doua reacție a ciclului pp după fuziunea unui deuteron și a unui proton, reacționează cu un alt nucleu de 3 He (ramură ppI, 85% în condiții solare) sau 4 He (ppII și ramuri ppIII, aproximativ 15% în total pe Soare). În cazuri foarte rare (10 -5 % pe Soare), 3 He captează un proton pentru a forma un nucleu de heliu-4, un pozitron și un neutrin de electroni. Această așa-numită reacție hep (numită de la He+p) este rară, deoarece are loc prin forța slabă —unul dintre cei trei protoni prezenți în starea inițială trebuie să devină neutron—în timp ce reacțiile concurente 3 He+ 3 He și 3 He+ 4 El, în ciuda barierei Coulomb mai înalte , nu este asociat cu o schimbare a încărcăturii nucleonilor.
![]() |
---|
Stele | |
---|---|
Clasificare | |
Obiecte substelare | |
Evoluţie | |
Nucleosinteza | |
Structura | |
Proprietăți | |
Concepte înrudite | |
Liste de stele |