Proton-Proton och CNO-cykeln

 

  • När jag skriver t.ex. kol-12 menar jag en kolkärna (Kol har 6 protoner och 6 neutroner i "grundform") Kol-14 är en isotop av kol som fortfarande har 6 protoner men 8 neutroner.
  • Deuterium är egentligen en isotop av väte (väte-2) men brukar kallas för deuterium så därför gör också jag det.
  • 1 eV (1 elekronvolt) är den energi en elektron får när den accelereras genom ett elektriskt fält av en volt. En vanligare enhet är MeV. (miljoner elektonvolt) Kom ihåg att energi är samma sak som massa så protonens vikt kan lika gärna skrivas som 938,27 MeV.
Grundämne Förkortning Atomnummer/antal protoner Antal neutroner
Väte H 1 0
Deuterium D 1 1
Helium He 2 2
Kol C 6 6
Kväve N 7 7
Syre O 8 8

Anm. Jag är medveten om att deuterium är en isotop och inte ett grundämne men jag visse inte riktigt hur jag skulle skriva.

Proton-Protoncykeln.

Steg 1.
Två kärnor av väte-1 slås ihop till en deuteriumkärna.
Den ena av protonerna omvandlas till en neutron och sänder då ut en positron och en neutrino. Positronen kolliderar omedelbart med dess antipartikel elektronen. Detta steg ger 1,19 MeV energi.
Steg 2.
Deuteriumkärnan kolliderar med ännu en vätekärna.
Då bildas en kärna av helium-3 under utsändande av 5,49 MeV energi.
Steg3.
Två kärnor av helium-3 från Steg 2 slås ihop till en kärna av helium-4 samt två vätekärnor under utsändande av 12,85 MeV energi.
Dessa två vätekärnor kan sedan användas för att sätta igång cykeln på nytt. Resultatet av dessa steg där 6 vätekärnor ingår är en heliumkärna och två vätekärnor.
(Sex vätekärnor/protoner har bildat kärnan av en heliumatom, två har "blivit över" i slutet av processen) Det vill säga att fyra vätekärnor har blivit en heliumkärna. Två protoner hade omvandlats till två neutroner. Om man väger en proton och en neutron så ser man att neutronen är något lättare. (en neutron väger ungefär 99,8% så mycket som en proton) Skillnaden i massa har blivit till energi enligt E = mc2.

 

 

CNO-cykeln.

Denna cykel är mer invecklad och innehåller fler steg men slutresultatet är detsamma som i proton-protoncykeln.
CNO-cykeln omvandlar precis som proton-proton cykeln väte till helium, men det behövs högre temperaturer. Den äger därför bara rum i stora stjärnor och i stjärnor som är i slutet av sin levnadscykel.
Den kräver också att kol finns som en sorts katalysator.

Steg 1.
En kärna av kol-12 slås ihop med en vätekärna. Resultatet blir en kärna av kväve-13 samt gammastrålning. Detta steg ger 1,95 MeV energi.
Steg 2.

Kärnan av kväve-13 sönderfaller till en kärna av kol-13, en positron och en neutrino. Positronen kolliderar med en elektron och omvandlas till energi. Detta steg ger 2,22 MeV energi.
Steg 3.
Kärnan av kol-13 slås ihop med en vätekärna. Resultatet blir en kärna av kväve-14 och gammastrålning. Detta steg ger 7,54 MeV energi.
Steg 4.

Kväve-14 slås ihop med en vätekärna. Resultatet blir en kärna av syre-15 och gammastrålning. Detta steg ger 7,35 MeV energi.
Steg 5.
Syre-15 sönderfaller till Kväve-15, en positron och en neutrino. Positronen kolliderar med en elektron. Detta steg ger 2,71 MeV energi.
Steg 6.
Kväve-15 slås ihop med en vätekärna. Resultatet blir en kärna av kol-12 samt en kärna av helium-4. Detta steg ger 4,96 MeV energi.

När detta steg är gjort kan man se att man får ut en kärna av kol-12 (samma sak som man stoppade in från början) men att fyra vätekärnor har omvandlats till en kärna av helium-4. Kolet, kvävet och syret varken förbrukas eller blir över någonstans i processen så de verkar endast som katalysatorer.

Parkinsonförbundet