WikiDer > Proton-Proton-Zyklus

Schematischer Überblick über den Proton-Proton-Zyklus.

Das Proton-Proton-Zyklus ist eine der beiden Hauptgruppen Kernfusionsreaktionen in schwächer Sterne, wie Sonne. Im Proton-Proton-Zyklus sind vier Wasserstoffkerne (Protonen) umgewandelt in a Helium-4-Kern (Alphateilchen).

PPI-Antwort

Zuerst kommen zwei Protonen zusammen und verschmelzen zu a Deuteriumkern, emittiert a Positron${displaystyle e^{ }}$ und ein Elektron-Neutrino${displaystyle u_{e}}$. Der Deuteriumkern fängt ein weiteres Proton ein und wird in a . umgewandelt Helium-3-Kern, Rundfunk a Photon (gamma Strahlen). Zwei Helium-3-Kerne verschmelzen schließlich zu einem Helium-4-Kern und zwei Protonen. Die Positronen sind zusammen mit den Elektronen vernichtet gesendet von gamma Strahlen (hochenergetische Photonen weit außerhalb des Spektrums von sichtbares Licht).

${displaystyle mathrm {^{1}_{1}H _{1}^{1}H longrightarrow _{1}^{2}H e^{ } u _{e} 0,42 MeV} }$

${displaystyle mathrm {^{2}_{1}H _{1}^{1}H longrightarrow _{2}^{3}He Gamma 5,49 MeV} }$

${displaystyle mathrm {^{3}_{2}Er _{2}^{3}Er langer rechter Pfeil _{2}^{4}Er 2 _{1}^{1}H 12.86 MeV} }$

Dieser Prozess setzt eine Gesamtenergie von 24,68 . frei MeV, oder 4 × 10⁻¹²Joule.

Die beschriebenen Reaktionen werden zusammenfassend als PPI-Zyklus (PP = Proton-Proton) bezeichnet. Bei höheren Temperaturen können Protonen auch über zwei weitere Reaktionen in Helium-4 umgewandelt werden: PPII und PPIII.

PPII-Antwort

Bei der PPII-Reaktion reagiert der im PPI-Zyklus gebildete Helium-3-Kern mit einem Helium-4-Kern zu Beryllium-7 ein Photon aussenden. Beryllium-7 ist radioaktiv und zerfällt nach durchschnittlich 54 Tagen um Elektroneneinfang bis um Lithium-7. Dieser Kern verschmilzt wiederum mit einem Proton zu Beryllium-8, die augenblicklich in zwei Helium-4-Kerne zerfällt.

${displaystyle mathrm {^{3}_{2}Er _{2}^{4}Er longrightarrow _{4}^{7}Sei gamma } }$

${displaystyle mathrm {^{7}_{4}Be e^{-} longrightarrow _{3}^{7}Li { ar {u}}_{e} 0{,}861 MeV / 0{,}383 MeV} }$

${displaystyle mathrm {^{7}_{3}Li _{1}^{1}H longrightarrow _{4}^{8}Sei longrightarrow 2 _{2}^{4}He} }$

PPIII-Reaktion

Der bei der PPII-Reaktion gebildete Beryllium-7-Kern kann auch mit einem Proton zu verschmelzen Bohrer-8, ein Photon emittieren. Nach durchschnittlich 0,8 Sekunden zerfällt dieser Kern in zwei Helium-4-Kerne, zusammen mit einem Positron und einem Elektron-Neutrino:

${displaystyle mathrm {^{3}_{2}Er _{2}^{4}Er longrightarrow _{4}^{7}Sei gamma } }$

${displaystyle mathrm {^{7}_{4}Sei _{1}^{1}H longrightarrow _{5}^{8}B gamma } }$

${displaystyle mathrm {^{8}_{5}B longrightarrow _{4}^{8}Sei e^{ } u _{e}} }$

${displaystyle mathrm {^{8}_{4}Sei longrightarrow 2 _{2}^{4}Er} }$

CNOF-Zyklen

Ein ganz anderer Mechanismus, durch den Wasserstoff in Helium umgewandelt wird, ist der Kohlenstoff-Stickstoff-Kreislauf, der auch CNO- oder CNOF-Zyklus genannt wird. Kerne von Kohlenstoff, Stickstoff-, Sauerstoff und Fluor funktionieren als Katalysatoren.

Während ein effektiver CNO-Zyklus Temperaturen von mehr als 20 Millionen Grad erfordert, arbeitet der Proton-Proton-Zyklus bei 15 Millionen Grad. Der Proton-Proton-Zyklus findet in Sternen mit a . statt Masse und Temperatur ähnlich dem der Sonne, sowie in helleren Sternen. In massereicheren Sternen überwiegt der CNO-Zyklus.

Siehe auch

• Triple-Alpha-Prozess