Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Катализделген термоядролық реакциялар арқылы жұлдыздар сутекті гелийге айналдырады
Catalysed fusion reactions by which stars convert hydrogen to helium
CNO циклі (көміртек-азот-қышқылтек үшін; кейде Ханс Альбрехт Бете мен Карл Фридрих фон Вейцзекердің құрметіне Бете-Вейцзекер циклі деп аталады) – жұлдыздардың сутекті гелийге айналдыратын екі белгілі термоядролық реакциясының бірі, екіншісі – протон-протон тізбекті реакциясы (pp циклі), ол Күннің ядросы температурасында тиімдірек. CNO циклі Күн массасынан 1,3 еседен астам жұлдыздарда басым болады деп болжанады. Бір ядро бірнеше қайталама циклдар арқылы көміртек, азот және оттегі изотоптарына айналады. Протон-протон тізбегі Күн массасынан кем немесе тең жұлдыздарда жиі кездеседі. Бұл айырмашылық екі реакцияның температураға тәуелділігінен туындайды; pp тізбекті реакциясы шамамен 4 (4 мегакельвин) температурада басталады, осылайша оны кіші жұлдыздардағы басым энергия көзіне айналдырады. Өзін-өзі сақтайтын CNO тізбегі шамамен 15 температурада басталады, бірақ температураның жоғарылауымен энергия шығаруы күрт өседі, сондықтан шамамен 17 температурада энергияның басым көзіне айналады. Күннің ядролық температурасы шамамен 15,7 градусқа жетеді, ал Күнде өндірілген гелий-4 ядроларының бар болғаны 1,7 пайызы CNO циклінде пайда болады. CNO I процесін Карл фон Вейцзекер мен Ханс Бете тәуелсіз түрде ұсынды.
The CNO cycle (for carbon–nitrogen–oxygen; sometimes called Bethe–Weizsäcker cycle after Hans Albrecht Bethe and Carl Friedrich von Weizsäcker) is one of the two known sets of fusion reactions by which stars convert hydrogen to helium, the other being the proton–proton chain reaction (p–p cycle), which is more efficient at the Sun's core temperature. The CNO cycle is hypothesized to be dominant in stars that are more than 1.3 times as massive as the Sun. One nucleus goes on to become carbon, nitrogen, and oxygen isotopes through a number of transformations in a repeating cycle. The proton–proton chain is more prominent in stars the mass of the Sun or less. This difference stems from temperature dependency differences between the two reactions; pp chain reaction starts at temperatures around 4 (4 megakelvin), making it the dominant energy source in smaller stars. A self maintaining CNO chain starts at approximately 15, but its energy output rises much more rapidly with increasing temperatures so that it becomes the dominant source of energy at approximately 17. The Sun has a core temperature of around 15.7, and only 1.7 of Helium 4 nuclei produced in the Sun are
born in the CNO cycle. The CNO I process was independently proposed by Carl von Weizsäcker and Hans Bethe
Суық CNO циклдері
Жұлдыздардағы қалыпты жағдайларда CNO циклдары арқылы катализдік сутегінің жануы протонды ұстау арқылы шектеледі. Атап айтқанда, пайда болатын радиоактивті ядролардың бета-бөліну уақыты, термоядролық бірігу уақытынан тез болады. Осы ұзақ уақыттардың нәтижесінде, суық CNO циклдары сутекті гелийге баяу түрлендіреді, осылайша олар көптеген жылдар бойы тыныш тепе-теңдікте жұлдыздарға қуат беруге мүмкіндік береді.
Under typical conditions found in stars, catalytic hydrogen burning by the CNO cycles is limited by proton captures. Specifically, the timescale for beta decay of the radioactive nuclei produced is faster than the timescale for fusion. Because of the long timescales involved, the cold CNO cycles convert hydrogen to helium slowly, allowing them to power stars in quiescent equilibrium for many years.
Ыстық CNO циклдері
Жоғары температура және қысым жағдайында, мысалы, новаларда және рентген сәулелерінің жарқылында кездесетіндей, протонды сіңіру жылдамдығы бета-ыдырау жылдамдығынан асып түседі, бұл процесті протондық шекараға дейін жетелейді. Басты идея – радиоактивті изотоп бета-ыдырауға ұшырамас бұрын протонды сіңіріп алады, соның нәтижесінде басқа жағдайда қол жетімсіз жаңа ядролық процестер ашылады. Мұндай жоғары температураларға байланысты, бұл катализдік циклдар әдетте ыстық CNO циклдары деп аталады; ал уақыттың шектелуі протонды сіңірудің орнына бета-ыдыраумен байланысты болғандықтан, оларды бета-шектелген CNO циклдары деп те атайды.
Under conditions of higher temperature and pressure, such as those found in novae and X ray bursts, the rate of proton captures exceeds the rate of beta decay, pushing the burning to the proton drip line. The essential idea is that a radioactive species will capture a proton before it can beta decay, opening new nuclear burning pathways that are otherwise inaccessible. Because of the higher temperatures involved, these catalytic cycles are typically referred to as the hot CNO cycles; because the timescales are limited by beta decays instead of proton captures, they are also called the beta limited CNO cycles.
Астрономияда қолдану
Циклде "каталитикалық" ядролардың жалпы саны сақталғанымен, жұлдыз эволюциясында ядролардың салыстырмалы үлестері өзгереді. Цикл тепе-теңдікке келгенде, көміртек-12/көміртек-13 ядроларының қатынасы 3,5-ке дейін жетеді, ал азот-14 бастапқы құрамына қарамастан, ең көп кездесетін ядроға айналады. Жұлдыз эволюциясы барысында конвективті араласу кезеңдері CNO циклының нәтижесінде пайда болған материалды жұлдыздың ішкі қабаттарынан бетіне тасымалдайды, соның салдарынан жұлдыздың байқалатын құрамы өзгереді. Қызыл алып жұлдыздарда негізгі тізбектегі жұлдыздарға қарағанда көміртек-12/көміртек-13 және көміртек-12/азот-14 қатынастары төмендеу болады, бұл CNO циклының жұмыс істегенін көрсететін нақты дәлел саналады.
While the total number of "catalytic" nuclei are conserved in the cycle, in stellar evolution 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 moves material, within which the CNO cycle has operated, from the star's interior to the surface, altering the observed composition of the star. Red giant stars are observed to have lower carbon 12/carbon 13 and carbon 12/nitrogen 14 ratios than do main sequence stars, which is considered to be convincing evidence for the operation of the CNO cycle.