Углеродно-азотный цикл


Углеродно-азотный цикл
Ядерные процессы
Радиоактивный распад

Нуклеосинтез

CNO-циклтермоядерная реакция превращения водорода в гелий, в которой углерод, кислород и азот выступают как катализаторы. Считается одним из основных процессов термоядерного синтеза в массивных звёздах главной последовательности.

Содержание

Процесс углеродного сгорания

CNO-цикл - это совокупность трёх сцепленных друг с другом или, точнее, частично перекрывающихся циклов. Самый простой из них CN-цикл (цикл Бете или углеродный цикл) был предложен Хансом Бете в 1938 и, независимо от него, Карлом Вайцзеккером.

Основной путь реакции CN-цикла :

12C + 1H 13N + γ +1,95 МэВ (1,3·107 лет)
13N 13C + e+ + νe +1,37 МэВ (7 минут)
13C + 1H 14N + γ +7,54 МэВ (2,7·106 лет)
14N + 1H 15O + γ +7,29 МэВ (3,2·108 лет)
15O 15N + e+ + νe +2,76 МэВ (82 секунды)
15N + 1H 12C + 4He +4,96 МэВ (1,12·105 лет)

Суть этого цикла состоит в непрямом синтезе α-частицы из четырёх протонов при их последовательных захватах ядрами, начиная с 12C.

Процессы кислородного сгорания

В реакции с захватом протона ядром 15N возможен ещё один исход - образование ядра 16О и рождается новый цикл NO I-цикл.

Он имеет в точности ту же структуру, что и CN-цикл:

14N + 1H 15O + γ +7,29 МэВ (3,2·108 лет)
15O 15N + e+ + νe +2,76 МэВ (82 секунды)
15N + 1H 16O + γ +12.13 МэВ
16O + 1H 17F + γ +0,60 МэВ
17F 17O + e+ + νe +2,76 МэВ
17O + 1H 14N + 4He +1,19 МэВ

NO I-цикл повышает темп энерговыделения в CN-цикле, увеличивая число ядер-катализаторов CN-цикла.

Последняя реакция этого цикла также может иметь другой исход, порождая ещё один NO II-цикл:

15N + 1H 16O + γ +12.13 МэВ
16O + 1H 17F + γ +0,60 МэВ
17F 17O + e+ + νe +2,76 МэВ
17O + 1H 18F + γ +5,61 МэВ
18F 18O + e+ + νe
18O + 1H 15N + 4He +3, 98 МэВ

Таким образом, циклы CN, NO I и NO II образуют тройной CNO-цикл.

Считается, что имеется ещё один очень медленный четвёртый цикл, но его роль в выработке энергии ничтожно мала. Этот цикл может оказаться важным, если необходимо объяснение происхождения 19F.

При взрывном горении водорода в поверхностных слоях звёзд, например, при вспышках сверхновых, могут развиваться очень высокие температуры, и характер CNO-цикла резко меняется. Он превращается в так называемый горячий CNO-цикл, в котором реакции идут очень быстро и запутанно.

Ссылки

http://www.astro.spbu.ru/



См. также


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Углеродно-азотный цикл" в других словарях:

  • УГЛЕРОДНО-АЗОТНЫЙ ЦИКЛ — последовательность термоядерных реакций в звёздах, приводящая к образованию гелия из водорода с участием углерода, азота, кислорода и фтора в качестве катализаторов. У. а. ц. осн. источник энергии массивных звёзд на нач. стадиях их существования… …   Физическая энциклопедия

  • УГЛЕРОДНО-АЗОТНЫЙ ЦИКЛ — цепочка термоядерных реакций в звездах, приводящая к синтезу гелия из водорода с участием углерода и азота в качестве катализаторов (ср. Водородный цикл) …   Большой Энциклопедический словарь

  • углеродно-азотный цикл — цепочка термоядерных реакций в звёздах, приводящая к синтезу гелия из водорода с участием углерода и азота в качестве катализаторов (ср. Водородный цикл). * * * УГЛЕРОДНО АЗОТНЫЙ ЦИКЛ УГЛЕРОДНО АЗОТНЫЙ ЦИКЛ, цепочка термоядерных реакций в звездах …   Энциклопедический словарь

  • УГЛЕРОДНО-АЗОТНЫЙ ЦИКЛ — цепочка термо ядерных реакций в звёздах, приводящая к синтезу гелия из водорода с участием углерода и азота в качестве катализаторов (ср. Водородный цикл) …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • ВОДОРОДНЫЙ ЦИКЛ — (протон протонный цикл) последовательность термоядерных реакций в звёздах, приводящая к превращению водорода в гелий без участия катализаторов. В. ц. осн. источник энергии норм. однородных звёзд, в частности Солнца. Последовательность реакций В.… …   Физическая энциклопедия

  • Физика звёзд — Физика звезд  одна из отраслей астрофизики, изучающая физическую сторону звезд (масса, плотность, …). Содержание 1 Размеры, массы, плотность, светимость звезд 1.1 Масса звёзд …   Википедия

  • СОЛНЦЕ — звезда, вокруг которой обращаются Земля и другие планеты Солнечной системы. Солнце играет исключительную роль для человечества как первоисточник большинства видов энергии. Жизнь в известной нам форме была бы невозможна, если бы Солнце светило… …   Энциклопедия Кольера

  • НЕЙТРОНИЗАЦИЯ ВЕЩЕСТВА — процесс превращения протонов р в нейтроны n как в свободном, так и в связ. состоянии (в ат. ядрах). Н. в. определяется законами слабого взаимодействия и обусловлена гл. обр. электронными захватами, хотя нек рый вклад дают и позитронные распады.… …   Физическая энциклопедия

  • НУКЛЕОСИНТЕЗ — (от лат. nucleus ядро и греч. synthesis соединение, составление), цепочка ядерных реакций, ведущая к образованию тяжёлых ат. ядер из других, более лёгких ядер. Теория Н. стремится объяснить распространённость (иногда говорят обилие) хим.… …   Физическая энциклопедия

  • Гелий — У этого термина существуют и другие значения, см. Гелий (значения). 2 Водород ← Гелий → Литий …   Википедия