You are here

Горіння елементів в зірках (термоядерний синтез)

  • 1938. Ганс Бете (Hans Bethe) і Чарльз Критчфілд (Charles Critchfield) відкрили протон-протонний цикл термоядерних реакцій як джерело енергії зірок.

Час горіння зірки і випускання нею частинок.

ЕлементТемпература 109КЧас горінняЧастинки
Водень
Вуглець
Кремній
0.02
0.8
3.5
7.106
600 років
1 доба
Фотони, нейтрино
Нейтрино
Нейтрино

Теоретичний розрахунок можливих ядерних реакцій в зірках різної маси

Маса, MМожливі ядерні реакції
0.08Ні
0.3Горіння водню
0.7Горіння водню і гелію
5.0Горіння водню, гелію, вуглецю
25.0Всі реакції синтезу з виділенням енергії

Горіння гелію

Коли температура в центральній частині зірки, що містить гелій, досягає 108 K, включається нова ядерна реакція – горіння гелію. У цей час щільність центрального ядра складає (104 – 105) г / см3.

Особливість реакцій горіння гелію полягає в тому, що основна реакція
4He + 4He 8Be + γ призводить до утворення нестійкого ядра 8Be, час життя якого ~ 10-16с.

Інші ж реакції за участю двох ядер гелію відбуваються з поглинанням енергії. Однак через високу щільність ядер 4He виявляється, що перш ніж ядро ​​8Be знову розпадеться на дві α-частинки, воно встигає провзаємодіяти з ще одним ядром 4He (так званий “потрійний” α-процес) з утворенням ізотопу 12C в збудженому стані:

4He + 4He + 4He → 8Be + 4He → 12C * → 12C + γ.

На швидкість реакції 8Be + 4He істотно впливає те, що енергія Q реакції 8Be (4He, γ) 12C, рівна 7.37 МеВ, міститься поблизу другого збудженого стану ядра 12C з енергією 7.65 МеВ (Jp = 0 +). Тобто реакція має резонансний характер, що істотно збільшує її швидкість.

Горіння вуглецю і кисню

Горіння вуглецю починається при температурі близько 8 · 108 K і щільності ~ 105 г / см3. Основні реакції горіння вуглецю такі:

12C + 12C →    20Ne + α (Q = 4.62 МеВ)
23Na + p (Q = 2.24 МеВ)
24Mg + γ (Q = 13.93 МеВ)
23Mg + n (Q = -2.60 МеВ)
23Na + e+ + ν(Q = 8.51 МеВ).

Наступна стадія – горіння кисню – починається при температурі T = 2 ∙ 109 K. Основні реакції:

16O + 16O →    32S + γ (Q = 16.54 МеВ)
31P + p (Q = 7.68 МеВ)
31S + n (Q = 1.50 МеВ)
28Si + α (Q = 9.59 МеВ).
Top
ukUkrainian
en_GBEnglish ukUkrainian