Курс лекций по ядерной физике, физика атомного ядра и частиц

Ядерные реакции в звездах

    В 1939 году Г. Бете впервые рассмотрел CNO-цикл как один из путей образования гелия из водорода в звездах. Особенность CNO-цикла состоит в том, что он, начинаясь с ядра углерода, сводится к последовательному добавлению 4-х протонов с образованием в конце CNO-цикла ядра ⁴He. Последовательность реакций, первоначально предложенная Бете и К.-Ф. Вайцзеккером, имеет вид¹²C + p ¹³N +
¹³N ¹³C + e⁺ +
¹³C + p ¹⁴N +
¹⁴N + p ¹⁵O +
¹⁵O¹⁵N + e⁺ +
¹⁵N + p ¹²C + ⁴He.Ядро ¹²C в этом цикле играет роль катализатора синтеза ядер ⁴He.
    М. Бeрбидж, Г. Бeрбидж, В. Фаулер, Ф. Хойл в 1957 году дали следующее описание основных процессов звездной эволюции (рис.2), в которых происходит образование атомных ядер. Это приближенное рассмотрение распространения света в предположении, что свет распространяется вдоль некоторых линий - лучей (лучевая оптика) Когерентные источники получают, разделив световую волну, идущую от одного источника на две

1. Горение водорода, в результате этого процесса образуются ядра ⁴He.
2. Горение гелия. В результате реакции ⁴He + ⁴He + ⁴He¹²C + образуются ядра ¹²C.
3. -процесс. В результате последовательного захвата -частиц образуются ядра ¹⁶O, ²⁰Ne, ²⁴Mg, ²⁸Si …
4. e-процесс. При достижении температуры 5·10⁹ K в звездах в условиях термодинамического равновесия протекает большое количество разнообразных реакций, в результате чего образуются атомные ядра вплоть до Fe и Ni. Ядра с A ~ 60 - наиболее сильно связанные атомные ядра. Поэтому на них кончается цепочка ядерных реакций синтеза, сопровождающихся выделением энергии.
5. s-процесс. Ядра тяжелее Fe образуются в реакциях последовательного захвата нейтронов. Последующий -распад повышает порядковый номер образующихся атомных ядер. Интервал времени между последовательными захватами нейтронов больше периодов -распада.
6. r-процесс. Если скорость последовательного захвата нейтронов гораздо больше скорости -распада атомного ядра, то оно успевает захватить большое число нейтронов и лишь затем, в результате последовательной цепочки -распадов, превращается в стабильное ядро. Обычно считается, что r-процессы происходят в результате взрывов Сверхновых.
7. P-процесс. Некоторые стабильные нейтронодефицитные ядра (так называемые обойденные ядра) образуются в реакциях захвата протона, в реакциях (,n) или в реакциях под действием нейтрино.