Cykl węglowo-azotowo-tlenowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Cykl węglowo-azotowo-tlenowy (CNO) – cykl przemian jąder atomowych, których efektem jest przemiana wodoru w hel oraz powstawanie dużych ilości energii. Jest źródłem energii dla masywnych gwiazd, ponieważ może zachodzić tylko w bardzo dużych temperaturach (rzędu 20 milionów kelwinów).

Cykl ten po raz pierwszy, jako rozwiązanie problemu powstawania energii w gwiazdach, zaproponował pracujący w Stanach Zjednoczonych niemiecki fizyk Hans Albrecht Bethe[1]. Mniej więcej w tym samym czasie co Bethe (1938-1939) ten sam mechanizm opisał inny niemiecki fizyk Carl von Weizsäcker[2]. Osiągnięcie to było jednak w późniejszych latach ignorowane przez świat naukowy, ponieważ Weizsäcker pracował dla nazistowskich Niemiec.

Schemat cyklu CNO.
Szczegółowy przebieg cyklu
Reakcja1) Wydzielona energia2)
w MeV w \frac{  \text{T} \cdot  \text{J}}{\text{kg}}
12C + p13*N + γ 1,944 14,4
13*N → 13C + e++{\nu}_e 2,22-0,71 16,5
13C + p → 14N + γ 7,551 52
14N + p → 15*O + γ 7,297 46,9
15*O → 15N + e++{\nu}_e 2,754 17,7
15N + p → 12C + 4He 4,966 30,1
raz na tysiąc reakcji zachodzi
15N + p → 16O + γ
16O + p → 17F + γ
17F → 17O + e+
17O + p → 14N + 4He

1 - spotyka się również zapisy, w których zamiast p jest 1H
2 - MeV = 106 eV; TJ = 1012 J, wielkość podana dla jednego kilograma reagentów

W wyniku takiego cyklu reakcji następuje przemiana czterech protonów w jądro helu i uwolnienie energii: 41H → 4He + energia. Węgiel-12 działa tu tylko jako katalizator i nie ulega zużyciu, zatem nie potrzeba go w dużych ilościach. Powstaje on natomiast w wyniku oddziaływania ze sobą trzech jąder 4He, zwanych też cząstkami alfa. W gwieździe posiadającej dość zapasów wodoru oddziaływanie to występuje sporadycznie. Zaczyna jednak odgrywać coraz większą rolę, gdy cały wodór zostanie zużyty i gwiazda staje się tzw. czerwonym olbrzymem. To właśnie przemiana helu w węgiel jest wtedy głównym źródłem energii.

W cyklu CNO, raz na tysiąc reakcji, w wyniku połączenia azotu-15 z protonem, powstaje jądro tlenu-16 i foton (nie powstaje cząstka alfa). Ale nawet w tym przypadku po kilku przemianach otrzymujemy jądro helu, a azot powraca do cyklu.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. H. A. Bethe. Physical Review nr 55 z 1939 roku 436
  2. C. F. von Weizsäcker: Über Elementumwandlungen im Innern der Sterne. Physikalische Zeitschrift nr 38 z 1937 roku 176–191 i nr 39 z 1938 roku 633–646

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]