Anglies, azoto ir deguonies ciklas

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.
Peršokti į: navigaciją, paiešką
CNO-I ciklas.
Branduoliniai procesai




Anglies, azoto ir deguonies ciklas arba CNO ciklas (Anglies-azoto-deguonies), arba kartais Betės ir Veiczekerio ciklas (angl.: Bethe-Weizsäcker), yra viena iš dviejų branduolinių reakcijų grandinių, kurių metu vandenilis žvaigždėse virsta heliu. Taigi, anglis, azotas ir deguonis čia tarnauja tik kaip katalizatoriai. Kita svarbi reakcijų grandinė yra žinoma protonų ciklo pavadinimu. Protonų ciklo reakcijų grandinė efektyviai vyksta poros Saulės (ir mažesnės) masių žvaigždėse. Tik 1,7 % 4He branduolių Saulėje yra gaminami CNO ciklo metu. Tačiau teoriniai modeliai rodo, kad CNO ciklas yra pagrindinis sunkesnių nei dvi Saulės masės žvaigždžių energijos šaltinis. CNO grandinę 1938 metais pasiūlė vokiečių astronomas Hansas Betė. CNO ciklo reakcijos yra [1]:

12C + 1H 13N + γ +1.95 MeV
13N 13C + e+ + νe +2,22 MeV
13C + 1H 14N + γ +7,54 MeV
14N + 1H 15O + γ +7,35 MeV
15O 15N + e+ + νe +2,75 MeV
15N + 1H 12C + 4He +4,96 MeV

CNO ciklas keturis protonus apjungia į helio branduolį (alfa dalelę). Ciklo metu išsiskiria du pozitronai (kurie anihiliuoja su elektronais ir išspinduliuoja du gama kvantus) ir du neutrinai, kurie palieka žvaigždę, nusinešdami dalį energijos. Anglis, deguonis ir azotas tarnauja kaip katalizatoriai ir yra pilnai regeneruojami.

Galima dar kita reakcijos šaka, Saulės branduolyje vykstanti 0,04 % laiko. Jos metu paskutinioji reakcija gamina ne 12C ir 4He, bet 16O ir fotoną:

15N + 1H 16O + γ +12.13 MeV
16O + 1H 17F + γ +0.60 MeV
17F 17O + e+ + νe +2.76 MeV
17O + 1H 14N + 4He +1.19 MeV

Kaip anglis, azotas ir deguonis pagrindinėje reakcijos šakoje, taip ir fluoras pagamintas šioje šakoje yra tik katalizatorius ir žvaigždėje jo nedaugėja. Pagrindinė CNO ciklo grandinė vadinama CNO-I, antroji grandinėlė vadinama CNO-II. Taip pat dar yra dvi grandinėlės, CNO-III ir CNO-IV kurios yra efektyvios tik sunkesnėse žvaigždėse. Jos prasideda sulig paskutine CNO-II ciklo reakcija ir pagamina 18O ir gama kvantą vietoje 14N ir helio branduolio:

17O + 1H 18F
18F 18O + e+ + νe + γ.

Nors katalizėje dalyvaujančių CNO branduolių skaičius CNO ciklo metu nekinta, tačiau žvaigždei evoliucionuojant branduolių skaičių proporcijos keičiasi. Kai ciklas nusistovi (pasiekia pusiausvyrą būseną), 12C/13C santykis tampa lygus 3,5, o 14N tampa labiausiai vyraujančia frakcija, nepriklausomai nuo pradinės cheminės sudėties. Žvaigždės evoliucijos metu konvekcija pakelia medžiagą iš žvaigždės gelmių į paviršių, taip pakeisdama stebimą žvaigždės cheminę sudėtį. Raudonosios milžinės turi mažesnius 12C/13C ir 12C/14N santykius, nei pagrindinės sekos žvaigždės. Tai laikoma įrodymu, kad pagrindinėje sekoje svarbiausias energijos šaltinis yra protonų ciklas.

Nuorodos[taisyti | redaguoti kodą]

Literatūra[taisyti | redaguoti kodą]

  1. „Introductory Nuclear Physics“, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, New York, 1988, p.537