Պրոտոն-պրոտոնային ցիկլ

Պրոտոն-պրոտոնային ցիկլը ջերմաէներգետիկ ռեակցիաների համախումբ է, որոնց ժամանակ  Հերցեպրունգ-Ռեսելի դիագրամի գլխավոր հաջորդականության աստղերում ջրածինը վերածվում է հելիումի ։ CNO ցիկլի հիմնական այլընտրանքն է։ Պրոտոն-պրոտոնային ցիկլում գերակշռում են  Արևի զանգվածի կարգի զանգվածներով կամ ավելի քիչ  աստղերը, այդ աստղերում այն կազմում է թողարկված էներգիայի մինչև 98% -ը  :

Ցիկլը սովորաբար բաժանվում է երեք հիմնական շղթայի ՝ ppI, ppII, ppIII : Էներգիայի ճառագայթման մեջնշանակալի ներդրում են ունենում միայն առաջին երկուսը ։ Մնացած փոփոխությունները զգալի են միայն բարձր էներգիայով նեյտրինոների քանակը ճշգրիտ հաշվելիս։

Պրոտոն-պրոտոնային ցիկլի արդյունքը 
PpI շղթայի վերջնակարդյունքը, որը գերակշռում է 10-ից 14 միլիոն աստիճանի ջերմաստիճանում, հելիումի ատոմի միջուկն է, որը առաջանում է չորս պրոտոնների միաձուլման արդյունքում ՝ պրոտոնների զանգվածի 0,7% -ին համարժեք էներգիայի անջատումով։ Ցիկլը ներառում է երեք փուլ։ Սկզբում երկու պրոտոններ, որոնք ունեն բավարար էներգիա `հաղթահարելու Կուլոնյան պատնեշը, միանում են, որպեսզի ստեղծեն դեյտրոն, պոզիտրոն և էլեկտրոնային նեյտրինո ; ապա դեյտրոնը միանում է պրոտոնի հետ ՝ կազմելով <sup id="mwIw"><span typeof="mw:Nowiki" id="mwJA">3</span></sup>He միջուկը . Վերջապես, հելիում -3 ատոմի երկու միջուկները միանում են `կազմելով հելիում-4 ատոմի միջուկը ։ Այս դեպքում անջատվում է երկու պրոտոն։

  +  → 2 H +  +  + 0.42 MeV  
 2 H +  → <sup id="mwOQ"><span typeof="mw:Nowiki" id="mwOg">3</span></sup>He +  + 5.49 MeV: 
 3He + 3 He → 4He + 2  + 12.85 MeV:

Մյուս երկու շղթաները ( ppII և ppIII ) մասնակցում են ցիկլին ավելի բարձր ջերմաստիճաններում, քան ppI- ն ։ Արեգակի վրա, ջրածնի մոտ 85% -ը վերածվում է հելիում -4-ի ppI- ի միջոցով։

Ժամանակը, որից հետո Արևը կօգտագործի իր ամբողջ « վառելիքը » և ջերմայ-միջուկային ռեակցիան կդադարի, գնահատվում է 6 միլիարդ տարի։

pp-ռեակցիա 
Երկու պրոտոնների միացումը տեղի է ունենում 2 փուլով։ Նախ երկու պրոտոնները առաջացնում են դիպրոտոն ():

 

Դիպրոտոնը գործնականում միանգամից հետ է տրոհվում երկու պրոտոնի ( պրոտոնի տրոհում ), սակայն, ծայրահեղ հազվադեպ դեպքում, այն կատարում է բետա + տրոհում՝ վերածվելով դեյտրոնի ( դեյտրոնի միջուկի  )  :

 

Այսպիսով, ռակցիայի բանաձևը կլինի.

pep-ռեակցիա 
Որոշ դեպքերում (Արեգակի վրա 0,25%, կամ 400-ից մեկ ռեակցիայի դեպքում) պրոտոնների միացումը դեյտրոնի միջուկում տեղի է ունենում ոչ թե պոզիտրոնի արտանետմամբ, այլ էլեկտրոնի կլանման միջոցով։ Երկու պրոտոնների և էլեկտրոնի այս միացումը կոչվում է pep-ռեակցիա (նախնական վիճակում մասնիկների համար); ասյ դեպքում ճառգայթվում է   էներգիայով մոնոէներգետիկ նեյտրինո ՝ էլեկտրոնի գրավմամբ։

Էլեկտրոնի գրավման ընդհանուր բանաձևն ունի հետևյալ տեսքը՝  , իսկ էլեկտրոնի գրավումը տեղի է ունենում դիպրոտոնի ներսում, մինչև դրա տրոհումը։

hep-ռեակցիա 
Սովորաբար, pp-ցիկլի երկրորդ ռեակցիայի ընթացքում՝ դեյտրոնի և պրոտոնի միացոմից հետո առաջացած հելիում-3 -ի միջուկը փոխազդում է մեկ այլ 3 He միջուկի հետ  (ppI ճյուղ, 85% Արեգակի պայմաններում) կամ 4 He ( ppII և ppIII ճյուղերը, ընդհանուր մոտ 15% Արեգակի վրա)։  Շատ հազվադեպ դեպքերում (10 −5 % Արեգակի վրա) 3 He գրավում է պրոտոն `հելիում -4 միջուկի, պոզիտրոնի և էլեկտրոնի նեյտրինոյի առաջացմամբ։ Այսպես կոչված hep-ռեակցիան (անունը He + p- ից է) հազվադեպ է, քանի որ այն տեղի է ունենում թույլ փոխազդեցության միջոցով. սկզբնական վիճակում գնվող երեք պրոտոններից մեկը պետք է վերածվի նեյտրոնի, մինչդեռ մրցակցող ռեակցիաները 3 He + 3 He և 3: He + 4 He՝ չնայած ավելի բարձր Կուլոնյան պատնեշի, կախված չեն նուկլոնների լիցքի փոփոխության հետ։

Տե՛ս նաև 

 Աստղային նուկլեինթեզ 
 CNO ցիկլը

Ծանոթագրություններ

Գրականություն 

 Bethe, H. A., Critchfield, C. L., «The formation of deuterons by proton combination.» // Physical Review 54, no. 4 (1938): 248.
 E. E. Salpeter, Nuclear Reactions in the Stars. I. Proton-Proton Chain // Phys. Rev. 88, 547 — 1 November 1952 doi:10.1103/PhysRev.88.547

Հղումներ 

 4. ГОРЕНИЕ ВОДОРОДА // Web — версия учебного пособия Б.C. Ишханов, И. М. Капитонов, И. А. Тутынь «Нуклеосинтез во вселенной» — М., Изд-во Московского университета. 1998.

Ջերմամիջուկային ռեակցիաներ
Աստղաֆիզիկա