Астрономия на протонен цикъл

Протон-протонен цикъл, наричан още Протон-протонна реакция, верига от термоядрени реакции, която е основният източник на енергия, излъчвана от Слънцето и други готини звезди от основната последователност. Друга последователност от термоядрени реакции, наречена въглероден цикъл, осигурява голяма част от енергията, отделяна от по-горещите звезди.

В протонен-протонен цикъл четири водородни ядра (протони) се комбинират, за да образуват едно хелиево ядро; 0,7% от първоначалната маса се губи главно чрез преобразуване в топлинна енергия, но част от енергията избягва под формата на неутрино (ν). Първо, два водородни ядра (¹ Н) комбинират за образуване на водород-2 ядро (² Н, деутерий) с емисията на положителен електрон (д ⁺, позитрон) и неутрино (ν). След това ядрото на водород-2 бързо улавя друг протон, образувайки ядро ​​хелий-3 (³ He), като същевременно излъчва гама лъч (γ). В символи:

От този момент реакционната верига може да следва всеки от няколко пътя, но винаги тя води до едно ядро ​​хелий-4, с излъчването на два неутрино. Енергията на излъчваните неутрино е различна за различните пътища. В най-директното продължение две ядра хелий-3 (произведени, както е посочено по-горе) образуват едно ядро ​​хелий-4 (⁴ He, алфа-частица) с освобождаването на два протона, т.е.Пътят, който произвежда най-енергийните неутрино, използва ядро ​​хелий-4 като катализатор и преминава през междинни състояния през берилиеви и борни изотопи. В символи:

Последният път се среща само при сравнително високи температури и представлява интерес, тъй като такива енергийни неутрино са открити в мащабен експеримент, използващ тетрахлоретилен като детекторна среда. Други експерименти са открили неутрино от реакции с по-ниска температура, включително първоначалната протонна-протонна реакция. Степента на откриване във всички тези експерименти беше по-малка от теоретично предвидената. Смята се, че това е, защото излъчваните от Слънцето електрон-неутрино са се променили в муонни неутрино или тау-неутрино, преди да достигнат до детекторите, които са оптимизирани да откриват електрон-неутрино. Сравнете въглеродния цикъл.