Proton-proton cyklus - et sæt termonukleære reaktioner , hvorunder brint omdannes til helium i stjerner placeret på den vigtigste stjernesekvens ; det vigtigste alternativ til CNO-cyklussen . Proton-proton-cyklussen dominerer i stjerner med en masse af størrelsesordenen af Solens masse eller mindre [1] [2] , den tegner sig for op til 98 % af den frigivne energi [3] .
Cyklussen er normalt opdelt i tre hovedkæder: ppI , ppII , ppIII . Kun de to første bidrager væsentligt til energifrigivelsen. De resterende transformationer er kun signifikante, når man nøjagtigt tæller antallet af højenergineutrinoer.
Slutproduktet af ppI -kæden , som dominerer ved temperaturer fra 10 til 14 millioner grader, er heliumatomets kerne, der er et resultat af fusionen af fire protoner med frigivelse af energi svarende til 0,7 % af massen af disse protoner. Cyklussen omfatter tre faser. Til at begynde med smelter to protoner, der har nok energi til at overvinde Coulomb-barrieren , sammen og danner en deuteron , en positron og en elektronneutrino ; så smelter deuteronet sammen med protonen og danner en 3 He - kerne ; til sidst smelter de to kerner af et helium-3- atom sammen og danner kernen af et helium-4-atom . Dette frigiver to protoner.
De to andre kæder ( ppII og ppIII ) bidrager til cyklussen ved højere temperaturer end ppI . På Solen sker omkring 85% af hydrogen-til-helium-4-fusioner via pPI .
Den tid, hvorefter Solen vil bruge sit " brændstof " i kernen, og denne reaktion vil stoppe der, anslås til 6 milliarder år. Solens videre udvikling er forbundet med komprimeringen af kernen, hvor den nukleare forbrænding af helium vil begynde og fortsættelsen af forbrændingen af brint i en sfærisk skal omkring kernen.
Fusionsreaktionen af to protoner sker i to trin. Først danner to protoner en diproton ( ):
En diproton henfalder næsten øjeblikkeligt tilbage til to protoner ( protonhenfald ) , men i et yderst sjældent tilfælde formår den at opleve beta + henfald og bliver til et deuteron ( deuteriumkerne ) [7 ] :
Således er den generelle formel for reaktionen:
I nogle tilfælde (på Solen 0,25 % eller i en reaktion ud af 400) sker fusionen af protoner til en deuteriumkerne ikke med emission af en positron, men med absorption af en elektron. Denne sammensmeltning af to protoner og en elektron kaldes pep-reaktionen (over partikler i starttilstanden); den udsender en monoenergetisk neutrino med en energi på 1,44 MeV , frigivet under elektronindfangning.
Den generelle formel er elektronindfangning , og elektronindfangning sker inde i en diproton, indtil den henfalder.
Normalt reagerer helium-3-kernen, dannet i den anden reaktion af pp-cyklussen efter fusionen af en deuteron og en proton, med en anden 3 He-kerne (ppI-gren, 85 % under solforhold) eller 4 He (ppII og ppIII grene, omkring 15 % i alt på Solen). I meget sjældne tilfælde (10 −5 % på Solen) 3 fanger han en proton for at danne en helium-4-kerne, en positron og en elektronneutrino. Denne såkaldte hep-reaktion (opkaldt efter He+p) er sjælden, da den opstår gennem den svage kraft — en af de tre protoner, der er til stede i starttilstanden, skal blive en neutron — mens de konkurrerende reaktioner 3 He+ 3 He og 3 He+ 4 Han er, på trods af den højere Coulomb-barriere , ikke forbundet med en ændring i ladningen af nukleoner.
![]() |
---|
Stjerner | |
---|---|
Klassifikation | |
Substellære objekter | |
Udvikling | |
Nukleosyntese | |
Struktur | |
Ejendomme | |
Beslægtede begreber | |
Stjernelister |