Uhlíkový cyklus
Z Wikina
uhlíkový cyklus (CN-c., uhlíko-dusíkový cyklus, Betheův cyklus, Betheův–Weizsäckerův cyklus). Jeden ze způsobů hoření vodíku v nitru hvězd. Probíhá v jádru hvězd na hlavní posloupnosti, a to především ve hvězdách o hmotnosti větší než 1,7 Mo. V jádru hmotnějších hvězd je vyšší teplota T a produkce energie uhlíkovým cyklem je velmi citlivá na teplotu, neboť je přímo úměrná T18; produkce proton–protonovým řetězcem je mnohem méně citlivá. Tzn. že uhlíkový cyklus je zdrojem záření hvězd v horní části hlavní posloupnosti. Je to cyklus šesti termonukleárních reakcí, v nichž jádro uhlíku účinkuje jako katalyzátor (v závorce je průměrná doba potřebná k uskutečnění reakce):
1. 12C + 1H → 13N + hn]], 1,95 MeV (1,3 × 107 roků)
2. 13N → 13C + e+ + ne, 2,22 MeV (7 minut)
3. 13C + 1H → 14N + hn, 7,54 Mev (2,7 × 106 roků)
4. 14N + 1H → 15O + hn, 7,35 MeV (3,2 × 108 roků)
5. 15O → 15N + e+ + ne, 2,71 MeV (82 s)
6. 15N + 1H → 12C + 4He, 4,96 MeV. (1,1 × 105 roků)
Srážka protonu 1H s jádrem uhlíku 12C vytvoří jádro radioaktivního izotopu dusíku 13N a vyšle se energetický gama-foton hn. Za 7 min se dusík rozpadne na izotop uhlíku 13C, pozitron e+ a elektronové neutrino ve. Neutrino vznikne z důvodu zachování leptonového čísla. Neutrino uniká přímo do kosmického prostoru. Mezi pozitronem a elektronem (kterých je v okolí nadbytek) dojde ihned k anihilaci a uvolní se dva fotony o energii 0,5 MeV. V další, třetí reakci se těžký uhlík sráží s druhým protonem a vzniká jádro dusíku 14N. Z dusíku se ve čtvrté reakci při srážce se třetím protonem tvoří lehký izotop kyslíku 15O, který se po 82 s rozpadá na těžký izotop dusíku 15N, pozitron a neutrino. Asi po 110 000 letech čtvrtý proton při srážce z dusíkovým jádrem vytvoří jádro uhlíku 12C a jádro helia 4He. Uhlík se obnoví a konečným výsledkem všech šesti reakcí je vznik jádra helia ze čtyř protonů a uvolnění energie. Výsledek je tedy stejný jako při proton–protonovém řetězci, který probíhá za nižších teplot v méně masivních hvězdách. Produkce je velmi závislá na teplotě T. Přibližně platí e ~ rT18, kde r je hustota. Exponent 18 je přibližný, poněkud se mění s teplotou.
Obsah |
