Proton-proton ciklus csillagászat

A proton-proton ciklus, más néven Proton-proton reakció, a termikus nukleáris reakciók lánca, amely a Nap és más hűvös főszekvencia csillagok által sugárzott energia fő forrása. A termonukleáris reakciók egy másik sorozata, az úgynevezett szénciklus, a forróbb csillagok által felszabadított energia nagy részét biztosítja.

Egy proton-proton ciklusban négy hidrogénmagot (protont) kombinálunk, hogy egy héliummag legyen; Az eredeti tömeg 0,7 százaléka elsősorban hőenergiává történő átalakulással veszti el, de némely energia neutrínók (ν) formájában távozik el. Először is, a két hidrogén atommag (¹ H) együttesen egy hidrogén-2 mag (² H, deutérium) a kibocsátási pozitív elektron (e ⁺, pozitron) és egy neutrínó (ν). A hidrogén-2 atommag ezután gyorsan elfog egy másik protont, hogy hélium-3 magot (³ He) képezzen, miközben gamma-sugárzást bocsát ki (γ). Szimbólumokban:

Ettől a ponttól kezdve a reakciólánc több út bármelyikét követheti, de mindig egy hélium-4 magot eredményez, összesen két neutrinó kibocsátásával. A kibocsátott neutrinók energiája a különböző útvonalakon eltérő. A legközvetlenebb folytatásban két hélium-3 mag (a fentiek szerint előállítva) egy hélium-4 magot (⁴ He, alfa-részecske) alkot, két proton felszabadulásával,Az az út, amely a legintenzívebb neutrinókat termeli, hélium-4 magot használ katalizátorként, és a berillium és a bór izotópjain átkerül a köztes állapotokban. Szimbólumokban:

Ez utóbbi út csak viszonylag magas hőmérsékleten fordul elő, és azért érdekes, mert az ilyen energikus neutrinókat nagyszabású kísérletben detektáltuk, tetrachloretilént használva detektáló közegként. Más kísérletek során az alacsonyabb hőmérsékleti reakciókból származó neutrinokat detektálták, beleértve a kezdeti proton-proton reakciót. A kimutatás aránya ezekben a kísérletekben alacsonyabb volt, mint az elméletileg becsülték. Úgy gondolják, hogy azért van, mert a Nap által kibocsátott elektronneutrinosok muonneutrinosokká vagy tau-neutrinosokká váltak, mielőtt az detektorok eléréséig lettek optimalizálva. Hasonlítsa össze a szén ciklust.