Кіріспе
Альфа процесі, сондай-ақ альфа-ұстау немесе альфа-қадам деп те аталады, жұлдыздар гелийді ауыр элементтерге айналдыратын ядролық синтез реакцияларының екі класының бірі. Екінші класс – тек гелийді тұтынатын және көміртек шығаратын үш альфа процесі деп аталатын реакциялар циклі. Альфа процесі көбінесе массивті жұлдыздарда және суперновалар кезінде жүзеге асады. Екі процеске де сутегінің қосылуы прецедент болады, ол үш альфа процесі мен альфа-қадам процесіне отын болатын гелийді өндіреді. Үш альфа процесі жеткілікті көміртек өндіргеннен кейін альфа-қадам басталады және төменде көрсетілген ретпен, күрделене түсетін элементтердің синтездік реакциялары жүзеге асады. Әр қадамда тек алдыңғы реакцияның өнімі мен гелий ғана қолданылады. Кез келген жұлдыздың ішкі қабаттарында бұрынғы сатыдағы реакциялар әлі жүріп жатқанда, кез келген жұлдыздың сыртқы қабаттарында соңғы сатыдағы реакциялар басталуы мүмкін. Әрбір реакциядан туындайтын энергия, E, негізінен гамма сәулелері (γ) түрінде болады, ал қалған мөлшері қосымша импульс ретінде жанама өнім элементіне беріледі. Жоғарыдағы тізбек (немесе , -нің ыдырау өнімі) ең тығыз байланысқан нуклид болғандықтан, яғни, нуклидке шаққандағы ядролық байланыс энергиясы ең жоғары болғандықтан, оның аяқталуы туралы жиі кездесетін жаңылыс түсінік бар – ауыр ядроларды өндіру энергияны тұтынар еді (эндотермиялық), оны шығармай (экзотермиялық). (Никель 62) байланыс энергиясы тұрғысынан ең тығыз байланысқан нуклид болып табылады (бірақ -тің нуклидқа шаққандағы энергиясы немесе массасы төмен). Шындығында, реакция экзотермиялық болып табылады, тіпті альфа бөлшектерін қосу арқылы да экзотермиялық болып қалады, бірақ тізбек де-факто темірде аяқталады. Тізбек өндіріс алдында тоқтатылады, өйткені жұлдыздың ішкі жағдайлары фотодизинтеграция мен альфа процесі арасындағы бәсекелестікті темір маңында фотодизинтеграцияға қарай ықпалдастырады. Бұл реакциялардың көптеген өндірілуіне әкеледі.
The alpha process, also known as alpha capture or the alpha ladder, is one of two classes of nuclear fusion reactions by which stars convert helium into heavier elements. The other class is a cycle of reactions called the triple alpha process, which consumes only helium, and produces carbon. The alpha process most commonly occurs in massive stars and during supernovae. Both processes are preceded by hydrogen fusion, which produces the helium that fuels both the triple alpha process and the alpha ladder processes. After the triple alpha process has produced enough carbon, the alpha ladder begins and fusion reactions of increasingly heavy elements take place, in the order listed below. Each step only consumes the product of the previous reaction and helium. The later stage reactions which are able to begin in any particular star, do so while the prior stage reactions are still under way in outer layers of the star. The energy produced by each reaction, E, is mainly in the form of gamma rays (γ), with a small amount taken by the byproduct element, as added momentum. It is a common misconception that the above sequence ends at (or , which is a decay product of ) because it is the most tightly bound nuclide – i. e., the nuclide with the highest nuclear binding energy per nucleon – and production of heavier nuclei would consume energy (be endothermic) instead of release it (exothermic). (Nickel 62) is actually the most tightly bound nuclide in terms of binding energy (though has a lower energy or mass per nucleon). The reaction is actually exothermic, and indeed adding alphas continues to be exothermic all the way to , but nonetheless the sequence does effectively end at iron. The sequence stops before producing because conditions in stellar interiors cause the competition between photodisintegration and the alpha process to favor photodisintegration around iron. This leads to more being produced than
All these reactions have a very low rate at the temperatures and densities in stars and therefore do not contribute significant energy to a star's total output. They occur even less easily with elements heavier than neon due to the increasing Coulomb barrier.
Бұл реакциялардың барлығы жұлдыздағы температура мен тығыздықта өте төмен жылдамдықпен жүзеге асады, сондықтан жұлдыздың жалпы энергия шығысына елеулі үлес қоспайды. Кулон кедергісінің артуына байланысты неоннан ауыр элементтерде олар тіпті сирек кездеседі.
The alpha process, also known as alpha capture or the alpha ladder, is one of two classes of nuclear fusion reactions by which stars convert helium into heavier elements. The other class is a cycle of reactions called the triple alpha process, which consumes only helium, and produces carbon. The alpha process most commonly occurs in massive stars and during supernovae. Both processes are preceded by hydrogen fusion, which produces the helium that fuels both the triple alpha process and the alpha ladder processes. After the triple alpha process has produced enough carbon, the alpha ladder begins and fusion reactions of increasingly heavy elements take place, in the order listed below. Each step only consumes the product of the previous reaction and helium. The later stage reactions which are able to begin in any particular star, do so while the prior stage reactions are still under way in outer layers of the star. The energy produced by each reaction, E, is mainly in the form of gamma rays (γ), with a small amount taken by the byproduct element, as added momentum. It is a common misconception that the above sequence ends at (or , which is a decay product of ) because it is the most tightly bound nuclide – i. e., the nuclide with the highest nuclear binding energy per nucleon – and production of heavier nuclei would consume energy (be endothermic) instead of release it (exothermic). (Nickel 62) is actually the most tightly bound nuclide in terms of binding energy (though has a lower energy or mass per nucleon). The reaction is actually exothermic, and indeed adding alphas continues to be exothermic all the way to , but nonetheless the sequence does effectively end at iron. The sequence stops before producing because conditions in stellar interiors cause the competition between photodisintegration and the alpha process to favor photodisintegration around iron. This leads to more being produced than
All these reactions have a very low rate at the temperatures and densities in stars and therefore do not contribute significant energy to a star's total output. They occur even less easily with elements heavier than neon due to the increasing Coulomb barrier.
Альфа процесінің элементтері
Альфа процесі элементтері (немесе альфа элементтері) гелий ядросының (альфа бөлшегінің) массасына тең төрттің толық еселіктері болып табылатын ең көп таралған изотоптары болғандықтан осылай аталады. Бұл изотоптар альфа-нуклидтер деп аталады. Тұрақты альфа элементтері: C, O, Ne, Mg, Si және S. Ар және Ca элементтері "байқау бойынша тұрақты". Олар кремний қосылу сатысына дейін альфа-ұстау арқылы синтезделеді, бұл II типтегі жұлдыздық жарылыстарға (суперноваларға) әкеледі. Si және Ca таза альфа процесі элементтері. Mg протондарды ұстау реакцияларында жеке тұтынуға болады. Оттектің (O) мәртебесі даулы – кейбір авторлар оны альфа элементі деп санайды, ал басқалары – сақтамайды. O, II популяция жұлдыздарында төмен металдық жағдайда сөзсіз альфа элементі болып табылады: ол II типтегі жұлдыздық жарылыстарда (суперноваларда) пайда болады және оның артуы басқа альфа процесі элементтерінің артуымен тығыз байланысты. Кейде C және N да альфа процесі элементтері деп есептеледі, себебі O сияқты, олар ядролық альфа-ұстау реакцияларында синтезделеді, бірақ олардың мәртебесі белгісіз: үш элементтің әрқайсысы CNO циклы арқылы өндіріледі (және тұтынылады), ол альфа сатылы процестері альфа элементтерінің маңызды мөлшерін өндіре бастағаннан гөрі төмен температурада жүруі мүмкін (соның ішінде C, N және O). Сондықтан жұлдызда C, N немесе O элементтерінің болуы ғана альфа процесінің жүріп жатқанын нақты көрсете алмайды – сондықтан кейбір астрономдар бұл үш элементті (шартсыз) "альфа элементтері" деп атауға құлшыныс танытпайды.
The elements Ar and Ca are "observationally stable". They are synthesized by alpha capture prior to the silicon fusing stage, that leads to Type II supernovae. Si and Ca are purely alpha process elements. Mg can be separately consumed by proton capture reactions. The status of oxygen (O) is contested – some authors consider it an alpha element, while others do not. O is surely an alpha element in low metallicity Population II stars: It is produced in Type II supernovae, and its enhancement is well correlated with an enhancement of other alpha process elements. Sometimes C and N are considered alpha process elements since, like O, they are synthesized in nuclear alpha capture reactions, but their status is ambiguous: Each of the three elements is produced (and consumed) by the CNO cycle, which can proceed at temperatures far lower than those where the alpha ladder processes start producing significant amounts of alpha elements (including C, N, & O). So just the presence of C, N, or O in a star does not a clearly indicate that the alpha process is actually underway – hence reluctance of some astronomers to (unconditionally) call these three "alpha elements".
Жұлдыздардағы өндіріс
Альфа процесі, әдетте, жұлдыз жеткілікті түрде массивті болса ғана көп мөлшерде жүзеге асады – шамамен 10 күн массасынан асатын болса. II типтегі суперновалар негізінен оттегі мен альфа элементтерін (Ne, Mg, Si, S, Ar, Ca және Ti) синтездейді, ал Ia типтегі суперновалар негізінен темір шыңы элементтерін (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co және Ni) өндіреді. Жеткілікті массасы бар жұлдыздар тек жұлдызды құрайтын сутек пен гелийден ғана темір шыңына дейінгі элементтерді синтездей алады. Бұл процесс ядроның гелийді жағу фазасы аяқталғаннан кейін де жалғасады, себебі ядроның айналасындағы қабық гелийді жағуды және ядроға конвекцияны жалғастырады. Екінші кезең (неонды жағу) бір атомның фотодизинтеграциясы арқылы гелий босаған кезде басталады, бұл басқасына альфа сатысымен жол ашады. Кремнийді жағу да содан кейін фотодизинтеграция арқылы ұқсас жолмен басталады; осы сәттен кейін бұрын талқыланған шыңға жетеді. Жұлдыздың құлдырауынан туындаған суперновалық толқын осы процестердің қысқа мерзімде өтуіне қажетті жағдайларды қамтамасыз етеді. Фотодизинтеграция мен қайта құрылымға байланысты соңғы қыздыру кезінде, ядролық бөлшектер супернова кезінде және одан кейін, ішінара альфа процестері арқылы ең тұрақты формаларына айналады. бастап және одан жоғары барлық элементтер радиоактивті болады және осылайша тұрақты изотопқа ыдырайды; мысалы, пайда болып, ыдырайды.