دورة الكربون-نيتروجين

(تم التحويل من CNO cycle)
استعراض لدورة CNO-I .

دورة CNO (كربون-نيتروجين-أكسجين) هى أحد طريقتين لتفاعلات الإندماج والتى تحول النجوم بها الهيدروجين إلى هيليوم, والتفاعل الأخر يسمى سلسلة بروتون-بروتون. بينما سلسلة بروتون-بروتون أكثر أهمية للنجوم التى في حجم الشمس أو أقل. وتوضح التصورات النظرية أن دورة CNO هى المصدر الغالب للطاقة للنجوم الأثقل. وتم إقتراح عملية CNO في عام 1938 عن طريق هانز بيتا.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

CNO-I

التفاعلات الرئيسية لدورة CNO هي 12
6
C
13
7
N
13
6
C
14
7
N
15
8
O
15
7
N
12
6
C
:[1]

12
6
C
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  13
7
N
 
γ      1.95 MeV
13
7
N
 
    →  13
6
C
 
e+  νe  2.22 MeV
13
6
C
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  14
7
N
 
γ      7.54 MeV
14
7
N
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  15
8
O
 
γ      7.35 MeV
15
8
O
 
    →  15
7
N
 
e+  νe  2.75 MeV
15
7
N
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  12
6
C
 
4
2
He
 
    4.96 MeV

where the Carbon-12 nucleus used in the first reaction is regenerated in the last reaction.


CNO-II

في فرع ثانوي من التفاعل، يحدث في قلب الشمس، في مجرد 0.04% من الوقت، التفاعل النهائي المبين أعلاه لا ينتج كربون-12 وجسيم ألفا، وبدلاً من ذلك ينتج أكسجين-16 وفوتون ويستمر 15
7
N
16
8
O
[[fluorine-17|17
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine]]
17
8
O
14
7
N
15
8
O
15
7
N
:

15
7
N
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  16
8
O
 
γ      12.13 MeV
16
8
O
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  17
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine
 
γ      0.60 MeV
17
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine
 
    →  17
8
O
 
e+  νe  2.76 MeV
17
8
O
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  14
7
N
 
4
2
He
 
    1.19 MeV
14
7
N
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  15
8
O
 
γ      7.35 MeV
15
8
O
 
    →  15
7
N
 
e+  νe  2.75 MeV

Like the carbon, nitrogen, and oxygen involved in the main branch, the fluorine produced in the minor branch is merely catalytic and at steady state, does not accumulate in the star.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

دورة OF

This subdominant branch is significant only for massive stars. The reactions are started when one of the reactions in CNO-II results in fluorine-18 and gamma instead of nitrogen-14 and alpha, and continues 17
8
O
[[fluorine-18|18
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine]]
18
8
O
[[fluorine-19|19
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine]]
16
8
O
[[fluorine-17|17
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine]]
17
8
O
:

17
8
O
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  18
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine
 
γ      5.61 MeV
18
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine
 
    →  18
8
O
 
e+  νe  1.656 MeV
18
8
O
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  19
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine
 
γ      7.994 MeV
19
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  16
8
O
 
4
2
He
 
    8.114 MeV
16
8
O
 
1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element hydrogen.
H
 
→  17
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine
 
γ      0.60 MeV
17
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element fluorine.
خطأ في Template:SymbolForElement: عنصر غير معروف fluorine
 
    →  17
8
O
 
e+  νe  2.76 MeV

لاحظ أن كل تلك الدورات لها نفس النتيجة النهائية:

4 1
خطأ في Template:ProtonsForElement: unknown element Hydrogen.
H
 →  4
2
He
 +  2 e+  +  2 νe  +  γ  +  26.8 MeV


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الاستخدام في الفلك

بينما الرقم الإجمالي لنوايا دورة CNO "المحفزة" يظل ثابتاً في الدورة، في التطور النجمي the relative proportions of the nuclei are altered. When the cycle is run to equilibrium, the ratio of the carbon-12/carbon-13 nuclei is driven to 3.5, and nitrogen-14 becomes the most numerous nucleus, regardless of initial composition. During a star's evolution, convective mixing episodes bring material in which the CNO cycle has operated from the star's interior to the surface, altering the observed composition of the star. عملاق أحمر stars are observed to have lower carbon-12/carbon-13 and carbon-12/nitrogen-14 ratios than main sequence stars, which is considered to be convincing evidence for the operation of the CNO cycle.

النتيجة النهائية هى إندماج أربعة بروتونات ليصبحوا 1 جسيم ألفا, و2 بوزينرون, و2 نيوترينو, وتنطلق طاقة في شكل أشعة جاما. وتعمل نويات كل من الكربون والأكسجين والنيتروجين كعوامل حفازة ويتم إنتاجهم من جديد.

وفى تفرع جانبى للتفاعل, يحدث بنسبة 0.04 % من المرات, لا ينتج التفاعل النهائي الموضح بالأعلى 12C, و4He, ولكن بدلا من ذلك 16O وفوتون ويحدث كالتالى:

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


وكما يحدث للكربون والنيتروجين والأكسجين في التفاعل الرئيسي, فإن الفلور الناتج في التفرع الجانبي للتفاعل ليس إلا عامل حفز وفى حالته المستقرة, لا يتكدس في النجم.

شاهد أيضا

المصادر

  • ويكيبيديا الإنجليزية.

وصلات خارجية

الهامش

  1. ^ Kenneth S. Krane (1988), Introductory Nuclear Physics, John Wiley & Sons, p. 537, ISBN 0-471-80553-X