Anglies, azoto ir deguonies ciklas

Anglies, azoto ir deguonies ciklas arba CNO ciklas (Anglies-azoto-deguonies),
arba kartais Betės ir Veiczekerio ciklas () – 
viena iš dviejų branduolinių reakcijų grandinių, kurių metu vandenilis 
žvaigždėse virsta heliu. Taigi, anglis, azotas ir deguonis čia
tarnauja tik kaip katalizatoriai. Kita svarbi reakcijų grandinė yra žinoma protonų ciklo pavadinimu.
Protonų ciklo reakcijų grandinė efektyviai vyksta poros Saulės (ir
mažesnės) masių žvaigždėse. Tik 1,7 % 4He branduolių Saulėje yra
gaminami CNO ciklo metu. Tačiau teoriniai modeliai rodo, kad CNO ciklas yra
pagrindinis sunkesnių nei dvi Saulės masės žvaigždžių energijos šaltinis. CNO grandinę 1938 m. pasiūlė vokiečių astronomas Hansas Betė.
CNO ciklo reakcijos yra „Introductory Nuclear Physics“,
Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, New York, 1988, p.537:

12C + 1H → 13N + γ +1.95 MeV13N → 13C + e+ + νe +2,22 MeV13C + 1H → 14N + γ +7,54 MeV14N + 1H → 15O + γ +7,35 MeV15O → 15N + e+ + νe +2,75 MeV15N + 1H → 12C + 4He +4,96 MeV

CNO ciklas keturis protonus apjungia į helio branduolį (alfa dalelę). Ciklo
metu išsiskiria du pozitronai (kurie anihiliuoja su elektronais
ir išspinduliuoja du gama kvantus) ir du neutrinai, kurie palieka žvaigždę,
nusinešdami dalį energijos. Anglis, deguonis ir azotas tarnauja kaip
katalizatoriai ir yra pilnai regeneruojami.

Galima dar kita reakcijos šaka, Saulės branduolyje vykstanti 0,04 % laiko. Jos
metu paskutinioji reakcija gamina ne 12C ir 4He, bet
16O ir fotoną:

15N + 1H → 16O + γ +12.13 MeV16O + 1H → 17F + γ +0.60 MeV17F→ 17O + e+ + νe  +2.76 MeV17O + 1H → 14N + 4He +1.19 MeV

Kaip anglis, azotas ir deguonis pagrindinėje reakcijos šakoje, taip ir
fluoras pagamintas šioje šakoje yra tik katalizatorius ir žvaigždėje jo
nedaugėja. Pagrindinė CNO ciklo grandinė vadinama CNO-I, antroji grandinėlė vadinama CNO-II. Taip pat dar yra dvi grandinėlės, CNO-III ir CNO-IV kurios yra efektyvios tik sunkesnėse žvaigždėse. Jos prasideda sulig paskutine CNO-II ciklo reakcija ir pagamina 18O ir gama kvantą vietoje 14N ir helio branduolio:

17O + 1H →18F18F →18O + e+ + νe  + γ.

Nors katalizėje dalyvaujančių CNO branduolių skaičius CNO ciklo metu nekinta, tačiau žvaigždei evoliucionuojant branduolių skaičių proporcijos keičiasi. Kai ciklas nusistovi (pasiekia pusiausvyrą būseną), 12C/13C santykis tampa lygus 3,5, o 14N tampa labiausiai vyraujančia frakcija, nepriklausomai nuo pradinės cheminės sudėties. Žvaigždės evoliucijos metu konvekcija pakelia medžiagą iš žvaigždės gelmių į paviršių, taip pakeisdama stebimą žvaigždės cheminę sudėtį. Raudonosios milžinės turi mažesnius 12C/13C ir 12C/14N santykius, nei pagrindinės sekos žvaigždės. Tai laikoma įrodymu, kad pagrindinėje sekoje svarbiausias energijos šaltinis yra protonų ciklas.

 Nuorodos 
 H. A. Bethe: Energy Production in Stars, 1938 
 I. Iben: Stellar Evolution Within and off the Main Sequence, 1967

 Išnašos 

Kategorija:Branduolių sintezė
Kategorija:Žvaigždžių fizika