Astronet Астронет:  "Физика Космоса", 1986 Водородный цикл
http://variable-stars.ru/db/msg/1226060

Водородный цикл

ВОДОРОДНЫЙ ЦИКЛ (протон - протонная цепочка) - последовательность термоядерных реакций в звёздах, приводящая к превращению водорода в гелий без участия катализаторов. В. ц.- осн. источник энергии не очень массивных звёзд $(\mathfrak M < 1,2 \mathfrak M_\odot$) на начальных стадиях их существования (см. Эволюция звёзд). Наиболее важные реакции В. ц.:

$^{1}H + ^{1}H \to ^{2}D + e^{+} + \nu$
$^{2}D + ^{1}H \to ^{3}He + \gamma$
$\mathrm{I}:\quad ^{3}He + ^{3}He \to ^{4}He + 2\,^{1}H$

или

$^{3}He + ^{4}He \to ^{7}Be +\gamma$
$^{7}Be + e^{-} \to ^{7}Li + \nu \quad или \quad ^{7}Be + ^{1}H \to ^{8}B + \gamma$
$\mathrm{II}:\quad ^{7}Li + ^{1}H \to 2\,^{4}He$       $^{8}B \to ^{8}Be^* + e^{+} + \nu$
    $\mathrm{III}:\quad ^{8}Be^* \to 2\,^{4}He$

В. ц. начинается реакцией столкновения двух протонов (1H, или р) с образованием ядра дейтерия (2D). Дейтерий реагирует с протоном, образуя лёгкий изотоп гелия 3Не с испусканием гамма-фотона (g). 3Не может реагировать двумя различными путями: два ядра 3Не при столкновении образуют 4Не с отщеплением двух протонов либо 3Не соединяется с 4Не и даёт 7Ве. Последний в свою очередь захватывает либо электрон (е-), либо протон и возникает ещё одно разветвление протон - протонной цепочки реакций. В результате В. ц. может заканчиваться тремя различными путями I, II и III. Для реализации ветви I первые две реакции В. ц. должны осуществиться дважды, поскольку в этом случае исчезают сразу два ядра 3Не. В ветви III испускаются особенно энергичные нейтрино при распаде ядра бора 8В с образованием неустойчивого ядра бериллия в возбуждённом состоянии (8Ве*), к-рое почти мгновенно распадается на два ядра 4Не.

В табл. приведены осн. параметры реакций В. ц.: Q - полное энерговыделение-, t - характерное время протекания реакций, энергия испускаемых нейтрино ev и её среднее $\bar \epsilon_{\nu}$ и макс. ev,макс значения в случае, когда нейтрино испускаются в интервале энергий 0 < ev < ev,макс, а также концентрации по массе (X) участвующих в В. ц. промежуточных атомных ядер. Величины t и X рассчитаны для физ. условий, близких к ожидаемым в центре Солнца: при темп-ре 1,5.107К, плотности 100 г/см3 и равных концентрациях водорода и гелия по массе ХH = ХНе = 0,5. Скорости промежуточных реакций очень велики по сравнению со скоростью первой реакции В. ц. Поэтому 2D, 3He, 7Be, 7Li и 8В не накапливаются в сколько-нибудь заметных количествах. Примерно в 70% всех случаев В. ц. заканчивается ветвью I, в 30% - ветвью II, а на долю ветви III приходится менее 0,1% случаев. В последней строке табл. приведён итог В. ц.: каждая ветвь заканчивается образованием ядра 4Нe из четырёх протонов с испусканием двух нейтрино. При этом выделяется энергия 26,73 МэВ, из к-рой в среднем ок. 0,6 МэВ уносят нейтрино.

Реакция Q, Мэв t, лет ev, Мэв; X
1H(p, e+ v)2D 1,44 8,2.109 $\bar \epsilon_{\nu}$ = 0,26; ev,макс = 0,42
2D(p, g)3He 5,49 4,4.10-8  X(2D) = 2,7.10-18
3He(3He, 2p) 4He 12,86 2,4.105  X(3He) = 1,6.10-5
3He(4He, g)7Be 1,59 9,5.105   X(7Be) = 1,2.10-11
7Be(e-, g)7Li 0,862 0,30 ev = 0,862(90%), 0,383(10%);
$\bar \epsilon_{\nu} = 0,81$
7Li(p, 4He) 4He 17,348 3,8.10-5 X(7Li) = 1,5.10-15
7Be(p, g) 8B 0,137 1,0.102  X(8B) = 4.10-21
8B(e+ v)Be* 15,08 3,0.10-8 $\bar \epsilon_{\nu} = 7,3$; ev,макс = 14,06
$^{8}Be^{*} \to 2^{4}He$ 2,99   $\bar \epsilon_{\nu} = 0,6$
$4^{1}H \to ^{4}He + 2\nu$ 26,73    


Глоссарий Astronet.ru

Rambler's Top100 Яндекс цитирования