质子﹣质子链反应

科技工作者之家 2020-11-17

质子﹣质子链反应是恒星内部将氢融合成氦的几种核聚变反应中的一种,另一种主要的反应是碳氮氧循环。质子﹣质子链反应在太阳或更小的恒星上占有主导的地位。

简介质子﹣质子链反应是恒星内部将氢融合成氦的几种核聚变反应中的一种,另一种主要的反应是碳氮氧循环。质子﹣质子链反应在太阳或更小的恒星上占有主导的地位。

克服两个氢原子核之间的静电斥力需要很大的能量,并且即使在太阳高温的核心中,平均也还需要1010年才能完成。由于反应是如此的缓慢,因此太阳迄今仍能闪耀着,如果反应稍为快速些,太阳早就已经耗尽燃料了。

通常,质子﹣质子熔合反应只有在温度(即动能)高到足以克服它们相互之间的库仑斥力时才能进行。质子﹣质子反应是太阳和其它恒星燃烧产生能量来源的理论,是在1920年代由亚瑟·史坦利·艾丁顿主张和提出基本原则的。当时,太阳的温度被认为太低,以至于不足以克服库仑障壁。直到量子力学发展之后,发现质子可以经由波函数的隧道,穿过排斥障碍而在比传统预测为低的温度下进行聚变反应。1

pep反应氘也能经由罕见的pep(质子﹣电子﹣质子)反应(电子捕获)产生:

1H + e-+1H →2H + νe

在太阳,pep反应和pp反应的比率是1:400,但是pep反应产生的中微子拥有更高的能量:在pp反应的第一步产生的中微子能量是0.42MeV,而pep反应产生的中微子谱线能量集中在1.44MeV。

pep和pp反应可以被看成是相同的基本相互作用,以两种不同的费曼图表示。此处电子穿越到反应的右边成为一个反电子,这在2006年NDM的网站图中表示的是恒星内的质子﹣质子和电子捕获链反应。1

3氦过程3氦过程是3个氦原子核(α粒子)转换成碳原子核的过程。

这种核聚变反应可以在超过一亿K的高温和氦含量丰富的恒星内部迅速的发生。同样的,它发生在较老年,经由质子-质子链反应和碳氮氧循环产生的氦,累积在核心的恒星。在核心的氢已经燃烧完后,核心将塌缩,直到温度达到氦燃烧的燃点。1

相关条目3氦过程

碳氮氧循环

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学

科技工作者之家

科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。