Углеродно-азотный цикл

Ядерные процессы

Радиоактивный распад Альфа-распад Бета-распад Кластерный распад Двойной бета-распад Электронный захват Двойной электронный захват Гамма-излучение Внутренняя конверсия Изомерный переход Нейтронный распад Позитронный распад Протонный распад Спонтанное деление Нуклеосинтез Термоядерная реакция Протон-протонный цикл CNO-цикл Тройной альфа-процесс Гелиевая вспышка Процесс углеродного сгорания Углеродная детонация Процесс неонового сгорания Процесс кремниевого сгорания Нейтронный захват R-процесс S-процесс Захват протонов: P-процесс Rp-процесс Нейтронизация Реакции скалывания

CNO-цикл — термоядерная 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.

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

• Нуклеосинтез
• Протон-протонный цикл