โปรตอน - โซ่โปรตอน

ลอการิทึมของเอาท์พุทพลังงานสัมพัทธ์ (ε) ของโปรตอน - โปรตอน (PP) กระบวนการฟิวชันCNOและTriple-αที่อุณหภูมิต่างกัน (T) เส้นประแสดงการสร้างพลังงานร่วมกันของกระบวนการ PP และ CNO ภายในดาว ที่อุณหภูมิแกนกลางของดวงอาทิตย์ 15.5 ล้าน K กระบวนการ PP มีความโดดเด่น กระบวนการ PPI และกระบวนการ CNO มีค่าเท่ากันที่ประมาณ 20 MK [1]
โครงร่างของปฏิกิริยาโปรตอน - โปรตอนกิ่งที่ 1

ห่วงโซ่โปรตอนโปรตอนยังเรียกกันทั่วไปว่าเป็นห่วงโซ่ PPเป็นหนึ่งในสองชุดที่รู้จักกันของนิวเคลียร์ฟิวชั่นปฏิกิริยาโดยที่ดาวแปลงไฮโดรเจนเพื่อฮีเลียมมันครอบงำในดาวที่มีมวลน้อยกว่าหรือเท่ากับว่าของดวงอาทิตย์ , [2]ในขณะที่วงจร CNOปฏิกิริยาที่รู้จักกันอื่น ๆ ที่เป็นข้อเสนอแนะจากแบบจำลองทางทฤษฎีไปครองในดาวที่มีมวลมากกว่าประมาณ 1.3 เท่าของดวงอาทิตย์[3]

โดยทั่วไปแล้วการหลอมรวมโปรตอน - โปรตอนจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อพลังงานจลน์ (เช่นอุณหภูมิ ) ของโปรตอนสูงพอที่จะเอาชนะแรงผลักไฟฟ้าสถิตร่วมกันได้ [4]

ในดวงอาทิตย์เหตุการณ์ที่เกิดจากดิวทีเรียมเป็นของหายาก Diprotonsเป็นผลที่พบได้ทั่วไปของปฏิกิริยาโปรตอน - โปรตอนภายในดาวฤกษ์และไดโปรตรอนแทบจะสลายตัวกลับเป็นโปรตอนสองตัวในทันที เนื่องจากการเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมเป็นไปอย่างช้าๆการคำนวณการเปลี่ยนไฮโดรเจนทั้งหมดในแกนกลางของดวงอาทิตย์จึงต้องใช้เวลานานกว่าหมื่นล้านปี [5]

แม้ว่าบางครั้งจะเรียกว่า "ปฏิกิริยาลูกโซ่โปรตอน - โปรตอน" แต่ก็ไม่ใช่ปฏิกิริยาลูกโซ่ในความหมายปกติ ในปฏิกิริยานิวเคลียร์ส่วนใหญ่ปฏิกิริยาลูกโซ่กำหนดปฏิกิริยาที่ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์เช่นนิวตรอนที่ปล่อยออกมาระหว่างฟิชชันซึ่งจะทำให้เกิดปฏิกิริยาดังกล่าวอีกอย่างรวดเร็ว ห่วงโซ่โปรตอน - โปรตอนเป็นเหมือนโซ่ที่สลายตัวซึ่งเป็นชุดของปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาหนึ่งเป็นวัสดุเริ่มต้นของปฏิกิริยาถัดไป มีโซ่หลักสองสายที่นำจากไฮโดรเจนไปยังฮีเลียมในดวงอาทิตย์ ห่วงโซ่หนึ่งมีห้าปฏิกิริยาอีกโซ่หนึ่งมีหก

ประวัติทฤษฎี[ แก้]

ทฤษฎีที่ว่าปฏิกิริยาของโปรตอน - โปรตอนเป็นหลักการพื้นฐานที่ทำให้ดวงอาทิตย์และดาวดวงอื่นไหม้ได้รับการสนับสนุนโดยArthur Eddingtonในช่วงทศวรรษที่ 1920 ในขณะนั้นอุณหภูมิของดวงอาทิตย์ถือว่าต่ำเกินไปที่จะเอาชนะอุปสรรคคูลอมบ์ได้ หลังจากการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมพบว่าการขุดอุโมงค์ของฟังก์ชันคลื่นของโปรตอนผ่านสิ่งกีดขวางที่ทำให้เกิดการหลอมเหลวช่วยให้เกิดการหลอมรวมที่อุณหภูมิต่ำกว่าการทำนาย แบบคลาสสิก

ในปีพ. ศ. 2482 Hans Betheพยายามคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาต่างๆในดวงดาว เริ่มต้นด้วยโปรตอนสองตัวรวมกันเพื่อให้ดิวทีเรียมและโพซิตรอนเขาพบสิ่งที่เราเรียกว่า Branch II ของโปรตอน - โปรตอน แต่เขาไม่ได้พิจารณาปฏิกิริยาของทั้งสอง3
นิวเคลียสของเขา (สาขา I) ซึ่งตอนนี้เรารู้ว่ามีความสำคัญ [6]นี่เป็นส่วนหนึ่งของการทำงานในการสังเคราะห์นิวคลีโอซินของดาวฤกษ์ซึ่ง Bethe ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีพ. ศ. 2510