Ciclul carbon-azot-oxigen

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Secțiuni transversale ale proceselor de nucleosinteză la temperaturi diferite: ciclul carbonului (CNO) necesită în medie o temperatură mai mare decât lanțul proton-proton. Se observă că Soarele are o temperatură ușor sub pragul de tranziție către CNO.
Ciclul carbon-azot-oxigen.

Ciclul carbon-azot-oxigen (sau ciclul CNO , sau ciclul Bethe ) este una dintre cele două cele mai frecvente serii de reacții nucleare care apar în interiorul stelelor , împreună cu lanțul proton-proton . Modelele teoretice prezic că ciclul CNO este principala sursă de energie pentru cele mai masive stele, cu mase cu aproximativ 20% mai mari decât cea a Soarelui , în timp ce lanțul proton-proton este dominant pentru stelele mai mici. [1]

Acest ciclu a fost descoperit în 1938 de Hans Bethe [2] [3] și independent de Carl Friedrich von Weizsäcker . [4] [5]

Descriere și locație

Acest ciclu pornind de la patru protoni produce o particulă alfa grea (adică un nucleu de heliu ), doi pozitroni mai ușori, doi neutrini , foarte ușori și o eliberare suplimentară de energie pur luminată sub formă de raze gamma . Nucleii de carbon , azot și oxigen , de la care ciclul își ia numele, joacă rolul de catalizatori în fuziunea nucleară indirectă a hidrogenului . Acest ciclu este mai complex decât lanțul simplu proton-proton , care implică reacția deuteriu-deuteriu și, de fapt, începe la o temperatură mai mare . Prin urmare, are loc în mod normal în zonele interioare ale stelelor de dimensiuni destul de mari, indicativ cu o masă mai mare de aproximativ 1,2 mase solare: deja unele stele din secvența principală sunt capabile să efectueze acest ciclu într-un mod apreciat.

Reacțiile ciclului carbon-azot sunt:

12 C + 1 H → 13 N + γ + 1,95 MeV
13 N → 13 C + e + + ν e + 1,37 MeV
13 C + 1 H → 14 N + γ + 7,54 MeV
14 N + 1 H → 15 O + γ + 7,35 MeV
15 O → 15 N + e + + ν e + 1,86 MeV
15 N + 1 H → 12 C + 4 He + 4,96 MeV

Cu toate acestea, la stelele de dimensiuni comparabile sau mai mici cu cele ale Soarelui, mecanismele de ardere predominante sunt reprezentate de lanțul proton-proton. Aproape toate stelele activează apoi ciclul în timpul fazei finale de uriaș roșu , în învelișul exterior. Omul nu a fost încă capabil să reproducă acest ciclu într-un mod apreciat pe Pământ, având în vedere temperaturile necesare, care sunt chiar mai mari decât cele deja grele din reacția deuteriu-deuteriu.

Clarificări

Eficacitatea ciclului nu este totală, în sensul că într-o ramură secundară a reacției, cu probabilitatea de 0,04%, reacția finală nu produce carbon-12 și heliu-4, ci oxigen-16 și un foton :

15 N + 1 H → 16 O + γ
16 O + 1 H → 17 F + γ
17 F → 17 O + e + + ν e
17 O + 1 H → 14 N + 4 He

În mod similar cu carbonul, azotul și oxigenul ramurii principale, fluorul produs în ramura secundară are o funcție exclusiv catalitică și, în stare de echilibru, nu se acumulează în stea. Nucleii de oxigen care se formează în acest fel se acumulează și apoi se crede că alimentează un ciclu suplimentar, ale cărui pierderi sunt neglijabile din punctul de vedere al producției de energie.

Notă

  1. ^ Maurizio Salaris și Santi Cassisi, Evoluția stelelor și a populațiilor stelare , John Wiley și fii , 2005, pp. 119-121, ISBN 0-470-09220-3 .
  2. ^ Hans Bethe , Producția de energie în stele , în Physical Review , vol. 55, nr. 1, 1939, p. 103, DOI : 10.1103 / PhysRev.55.103 .
  3. ^ Hans Bethe , Producția de energie în stele , în Physical Review , vol. 55, nr. 5, 1939, p. 434–456, DOI : 10.1103 / PhysRev.55.434 .
  4. ^ Carl Friedrich von Weizsäcker , Über Elementumwandlungen în Innern der Sterne I , în Physikalische Zeitschrift , vol. 38, 1937, pp. 176–191.
  5. ^ Carl Friedrich von Weizsäcker , Über Elementumwandlungen în Innern der Sterne II , în Physikalische Zeitschrift , vol. 39, 1938, pp. 633–646.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe