CNO ciklus

A CNO ciklus  egy termonukleáris reakció , amely a hidrogént héliummá alakítja , amelyben a szén , az oxigén és a nitrogén katalizátorként működik . Ezt tekintik a termonukleáris fúzió egyik fő folyamatának nagy tömegű fősorozatú csillagokban .

A szén égésének folyamata

A CNO-ciklus  három egymáshoz kapcsolódó ciklus, pontosabban részben átfedő ciklusok gyűjteménye. Közülük a legegyszerűbbet, a CN-ciklust (Bethe-ciklus, vagy szénciklus) 1938-ban Hans Bethe [1] , egymástól függetlenül Karl Weizsacker [2] javasolta .

A CN-ciklus fő reakcióútja [3] (továbbá a jellemző reakcióidő is feltüntetve) [4] :

12C + p → 13N + γ +1,94 MeV _ ~1,3⋅10 7 év
13 N → 13 C + e + + v e +2,22 MeV ~7 perc (vagy +1,20 MeV, kivéve az annihilációt e + ; T ½ 13 N esetén = 9,96 perc [5] )
13C +p → 14N + γ +7,55 MeV ~2,7⋅10 6 év
14N +p → 15 O + γ +7,30 MeV ~3,2⋅10 8 év
15 O → 15 N + e + + v e +2,75 MeV ~82 másodperc (vagy +1,73 MeV, az annihiláció nélkül e + ; T ½ 15 O esetén = 122,24  s [5] )
15N +p → 12 C + 4 He +4,96 MeV ~1,1⋅10 5 év

Ennek a ciklusnak a lényege egy α-részecske közvetett szintézise négy protonból az egymást követő magok általi befogásuk során, 12 C -tól kezdve.

Oxigén égési folyamatok

A proton 15 N atommag általi befogásával való reakcióban még egy kimenetel lehetséges: a 16 O atommag kialakulása és egy új ciklus, az úgynevezett NO I-ciklus születése .

Pontosan ugyanaz a szerkezete, mint a CN ciklusnak:

14N + 1H_ _ → 15 O + γ +7,29 MeV _ (3,2⋅10 8 év [4] )
15 O → 15 N + e + + v e +2,76 MeV (82 másodperc)
15N + 1H_ _ → 16 O + γ +12,13 MeV
16 O + 1 H → 17F + γ +0,60 MeV
17F_ _ → 17 O + e + + v e +2,76 MeV
17 O + 1 H → 14 N + 4 Ő +1,19 MeV

A NO I ciklus a CN ciklus katalizátormagjainak számának növelésével növeli az energiafelszabadulás sebességét a CN ciklusban.

Ennek a ciklusnak az utolsó reakciója a lefolyás két változatával is rendelkezik, amelyek közül az egyik egy másik ciklust eredményez - az NO II ciklust :

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

Így a CN , NO I és NO II ciklusok hármas CNO ciklust alkotnak .

Van még egy nagyon lassú negyedik ciklus, az ún. OF-ciklus , de szerepe az energiatermelésben elhanyagolható (1000 NO I és NO II ciklus és több mint 10 6 CN ciklus [6] esik egy ilyen ciklusra ). Ez a ciklus azonban fontos a 19 F eredetének magyarázatához .

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

A hidrogén robbanásszerű égése során a csillagok felszíni rétegeiben, például szupernóva-robbanások során , nagyon magas hőmérséklet alakulhat ki, és a CNO-ciklus jellege drámaian megváltozik. Ez az úgynevezett forró CNO ciklusba fordul át , amelyben a reakciók nagyon gyorsak és bonyolultak.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ H.A. Bethe: Energiatermelés a csillagokban. 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 és 39 (1938) 633-646.
  3. ↑ Bevezetés a nukleáris asztrofizikába , Richard N. Boyd, University of Chicago Press, 2008. június 1., ISBN 978-0-226-06971-5 ; 211. oldal
  4. ↑ 1 2 cikk SZÉN CIKLUS, Fizikai enciklopédikus szótár. — M.: Szovjet Enciklopédia. A. M. Prokhorov főszerkesztő. 1983. [1]
  5. ↑ 1 2 Principles and Perspectives in Cosmochemistry , Springer, 2010, ISBN 978-3-642-10368-1 , 233. oldal
  6. ↑ Astronet > Szénciklus

Irodalom

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák