氦核作用
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氦核作用 (或α作用、α反应,英语:alpha process, alpha reactions))是两种核聚变的类型之一,能将恒星的氦转换成重元素,另一种即是3氦过程(3α反应)[1]。当3氦反应进行时三重α工艺仅消耗氦气,并产生碳。当积累足够的碳后,以下的反应将发生,所有反应仅消耗氦气和先前反应的产物。
- , Q = 7.16 MeV
- , Q = 4.73 MeV
- , Q = 9.31 MeV
- , Q = 9.98 MeV
- , Q = 6.95 MeV
反应的过程是:
氦-4 → 铍-8 → 碳-12 → 氧-16 → 氖-20 → 镁-24 → 硅–28 → 硫–32 → 氩–36 → 钙–40 → 钛–44 → 铬–48 → 铁–52 → 镍–56
其中从氦-4开始到硅-28的反应过程叫氦聚变,从硅-28开始至镍-56的反应过程叫硅燃烧过程。所有这些反应在恒星内部发生的比率都不高,因此对于能量的贡献并不大;比氖(原子量 > 10)重的元素,由于库仑障壁的增加,因此不太容易产生。
所谓的α作用元素 (或α元素)是质量为氦核(α粒子)整数倍的同位素,它们的丰度是最高的。
α元素的原子序数≤ 28:He、Be、C、O、Ne、Mg、Si、S、Ar、Ca、Ti、Cr、Fe、Ni。它们在II型超新星的硅融合过程中经由α捕获而形成,镍-56是大质量恒星以核聚变能产生的最后一种元素。
硅和钙是纯粹的α作用元素,镁可以由氢核捕获的燃烧过程中产生。至于氧,有些人认为是α作用元素,但也有人认为不是,在金属量低的第二星族星中,氧确实是α作用元素;其他的在第二型超新星中产生的α作用元素,它们增加的质量都和氦的质量有很好的关联性。有时候碳和氮也会被视为α作用元素,因为它们是经由α捕获所形成的元素。
在恒星内的α作用元素丰度通常都以对数的形式来表达:
- ,
此处和分别是每单位体积内α作用元素和铁原子的数量。理论的星系演化模型预测在宇宙的早期,相对于铁有更多的α作用元素。第二型超新星主要合成的元素是氧和α作用元素(氖、镁、硅、硫、氩、钙和钛),而Ia超新星在铁峰顶产生元素(V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)。
参阅
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ Narlikar, Jayant V. From Black Clouds to Black Holes. World Scientific. 1995: 94. ISBN 978-9810220334.
外部链接
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