Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció

CNO-ciklus

Tartalomjegyzékhez < Világképem <  Sugárzás-időszak     

A CNO (szén-nitrogén-oxigén)-ciklus vagy Bethe–Weizsäcker-ciklus a két fúziós reakció egyike, amellyel a csillagok a hidrogént héliummá alakítják (a másik a proton–proton ciklus). Míg a proton–proton ciklus a naptömegű csillagokban és az annál kisebbekben fontosabb, addig az elméleti modellek szerint a nehezebb csillagokban a CNO-ciklus termel több energiát. A CNO-ciklus létezését 1938-ban Hans Bethe vetette fel.

CNO ciklus (szén-oxigén-nitrogén ciklus) Ebben a folyamatban egy 12-es tömegszámú szénatom ütközik egy hidrogénmaggal (proton) és így egy 13-as tömegszámú nitrogénizotóp jön létre.

¹²C + ¹H    →    ¹³N + γ + 1,95 MeV            1,3·107 év

Ez az instabil izotóp elbomlik 13-as szénné,

¹³N    →    ¹³C + e⁺ + ν_e + 1,37 MeV            7 perc

mely újabb protonnal találkozva már stabil 14-es nitrogént hoz létre.

¹³C + ¹H    →    ¹⁴N + γ + 7,54 MeV            2,7·10⁶ év

A harmadik proton ezt 15-ös oxigénné alakítja,

¹⁴N + ¹H    →    ¹⁵O + γ + 7,35 MeV            3,2·10⁸ év

mely 15-ös nitrogénné bomlik.

¹⁵O    →    ¹⁵N + e⁺ + ν_e + 1,86 MeV            82 s

Végül a negyedik proton a 15-ös nitrogént átalakítja 12-es szénné és egy héliummaggá.

¹⁵N + ¹H    →    ¹²C + ⁴He + 4,96 MeV        1,12·10⁵ év

Látható, hogy a folyamat elején bekapcsolódott szénatommag változatlan formában kiválik a folyamat végén, tehát tulajdonképpen csak katalizátor szerepet tölt be. Itt is 4 protonból lesz egy hélium mag (alfa részecske) és röntgensugárzás valamint neutrínók szabadulnak fel. A CNO-ciklus reakciói:

A magfúzió eredménye az, hogy négy proton alfa-részecskévé alakul, mellette két pozitron és két elektronneutrínó keletkezik valamint az energia egy része gammasugárzás formájában távozik. A szén, oxigén és nitrogén atommagok csupán a folyamat katalizátoraként szolgálnak, a folyamat végén számuk változatlan marad.

A reakció kisebb gyakorisággal (0,04% valószínűséggel) végbemenő változatában a fent látható utolsó reakcióban nem ¹²C és ⁴He, hanem ¹⁶O és egy foton keletkezik és a következőképp folytatódik:

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

Ahogy a szén, nitrogén és oxigén a fő folyamatban, a fluor csak katalizáló szerepet lát el, nem halmozódik fel a csillagban.

Tartalomjegyzékhez < Világképem <  Sugárzás-időszak     

------------------------------

http://hu.wikipedia.org/wiki/CNO-ciklus