CNO-cykel

CNO-cykeln  är en termonukleär reaktion som omvandlar väte till helium , där kol , syre och kväve fungerar som katalysatorer . Det anses vara en av huvudprocesserna för termonukleär fusion i massiva huvudsekvensstjärnor .

Processen för kolförbränning

En CNO-cykel  är en samling av tre cykler kopplade till varandra eller, mer exakt, delvis överlappande cykler. Den enklaste av dem, CN-cykeln (Bethe-cykeln, eller kolcykeln), föreslogs 1938 av Hans Bethe [1] och oberoende av Karl Weizsacker [2] .

Huvudreaktionsvägen för CN-cykeln [3] (dessutom anges den karakteristiska reaktionstiden) [4] :

12C +p → 13N + y +1,94 MeV _ ~1,3⋅10 7 år
13 N → 13 C + e + + v e +2,22 MeV ~7 minuter (eller +1,20 MeV exklusive annihilation e + ; T ½ för 13 N = 9,96 min [5] )
13C +p → 14N + y +7,55 MeV ~2,7⋅10 6 år
14N +s → 150 + y +7,30 MeV ~3,2⋅10 8 år
15 O → 15 N + e + + v e +2,75 MeV ~82 sekunder (eller +1,73 MeV exklusive annihilation e + ; T ½ för 15 O = 122,24  s [5] )
15N +s → 12 C + 4 He +4,96 MeV ~1,1⋅10 5 år

Kärnan i denna cykel är den indirekta syntesen av en a-partikel från fyra protoner under deras på varandra följande fångster av kärnor, med start från 12 C.

Syreförbränningsprocesser

I reaktionen med infångningen av en proton av 15 N-kärnan, är ytterligare ett resultat möjligt: ​​bildandet av 16 O-kärnan och födelsen av en ny cykel, kallad NO I-cykeln .

Den har exakt samma struktur som CN-cykeln:

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

NO I-cykeln ökar hastigheten för energifrisättning i CN-cykeln genom att öka antalet CN-cykelkatalysatorkärnor.

Den sista reaktionen i denna cykel har också två varianter av kursen, varav en ger upphov till en annan cykel - NO II-cykeln :

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

Sålunda bildar CN- , NOi- och NOII -cyklerna en trippel CNO -cykel .

Det finns en annan mycket långsam fjärde cykel, den så kallade. OF-cykel , men dess roll i energigenerering är försumbar (1000 NO I- och NO II-cykler och mer än 106 CN-cykler [6] faller på en sådan cykel ). Denna cykel är dock viktig för att förklara ursprunget till 19 F.

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

Under den explosiva förbränningen av väte i stjärnornas ytskikt, till exempel under supernovaexplosioner , kan mycket höga temperaturer utvecklas, och CNO-cykelns natur förändras dramatiskt. Det förvandlas till den så kallade heta CNO -cykeln , där reaktionerna är mycket snabba och komplicerade.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ H.A. Bethe: Energiproduktion i stjärnor. 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 och 39 (1938) 633-646.
  3. ↑ An Introduction to Nuclear Astrophysics , av Richard N. Boyd, University of Chicago Press, 1 juni 2008, ISBN 978-0-226-06971-5 ; sida 211
  4. ↑ 1 2 Artikel KOL CYKLAR, Physical Encyclopedic Dictionary. — M.: Sovjetiskt uppslagsverk. Chefredaktör A. M. Prokhorov. 1983. [1]
  5. ↑ 1 2 Principles and Perspectives in Cosmochemistry , Springer, 2010, ISBN 978-3-642-10368-1 , sid 233
  6. ↑ Astronet > Kolcykel

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk