Tindak balas berantai proton–proton

Tindak balas berantai proton-proton ialah salah satu daripada beberapa tindak balas pelakuran di mana bintang-bintang menukarkan hidrogen kepada helium, dan alternatif utamanya ialah kitaran CNO. Rantaian proton-proton paling banyak berlaku dalam bintang-bintang bersaiz Matahari atau lebih kecil.

Secara umum, pelakuran proton-proton boleh berlaku hanya jika suhu (iaitu tenaga kinetik) proton-proton adalah cukup tinggi untuk mengatasi penolakan Coulumb atau elektrostatik bersama mereka.

Di dalam Matahari, tindak balas yang menghasilkan deuterium adalah sangat jarang (diproton, hasil tindak balas nuklear yang lebih biasa di dalam suatu bintang, mereput dengan pantas kepada dua proton) sehinggakan satu penukaran penuh hidrogen suatu bintang mengambil lebih daripada 1010 (sepuluh bilion) tahun dalam keadaan lazim terasnya. Matahari masih lagi bersinar pada hari ini disebabkan kadar tindak balas ini yang perlahan; sekiranya ia berlaku pada kadar yang lebih tinggi, Matahari pasti akan kehabisan hidrogennya lama dahulu.

Sejarah tindak balas berantai proton-proton
Teori bahawa tindak balas proton-proton merupakan prinsip asas pembakaran Matahari dan bintang-bintang telah disokong oleh Arthur Stanley Eddington pada tahun 1920-an. Pada masa ini, suhu Matahari dianggap terlalu rendah untuk mengatasi sawar Coulomb. Selepas pembangunan mekanik kuantum, telah ditemui bahawa penerowongan fungsi-fungsi gelombang proton melalui sawar penolak ini membolehkan pelakuran pada suhu yang lebih rendah daripada ramalan klasik.

Meskipun begitu, masih lagi tidak jelas bagaimana tindak balas proton-proton berlaku, kerana hasil tindak balas ini yang paling ketara, helium-2 (diproton), adalah sangat tidak stabil dan akan terlerai dengan segera kepada sepasang proton. Pada 1939, Hans Bethe mengusulkan bahawa salah satu proton itu boleh mereput beta membentuk satu neutron melalui interaksi lemah sewaktu detik singkat pelakuran, menjadikan deuterium hasil permulaan rantaian ini. Idea ini merupakan sebahagian daripada kebanyakan kerja dalam sintesis nuklear najam dan disebabkan idea ini Bethe memenangi Hadiah Nobel dalam Fizik 1967.

Tindak balas berantai proton-proton
Langkah pertama melibatkan pelakuran dua nukleus 1H (proton) kepada deuterium, melepaskan satu positron dan satu neutrino ketika satu proton bertukar kepada satu neutron. Ia adalah proses dua peringkat; pertama, dua proton melakur untuk membentuk diproton:

 +  → 

diikuti dengan pereputan beta tambah diproton kepada deuterium:

 →  +  + 

dengan formula keseluruhan:

 +  →  +  +  + 0.42 MeV

Lihat juga
 Proses alfa ganda tiga
 Kitaran CNO

Rujukan

Pelakuran nuklear