Ero sivun ”Pp-ketju” versioiden välillä

3 657 merkkiä lisätty ,  13 vuotta sitten
Reaktiokaavat, selitykset, luokka, emmeköhän poista tynkämallineen.
p (Botti lisäsi: sv:Proton-protonkedjan)
(Reaktiokaavat, selitykset, luokka, emmeköhän poista tynkämallineen.)
[[Kuva:Ppketju.svg|200px|thumb|Kuva pp-ketjun toiminnasta. Siniset ovat proteneita, vihreät neutroneita, keltaiset elektroneja (ja positroneja), punaiset fotoneita ja oranssit neutriinoja]]
'''Pp-ketju''' eli '''protoni-protoni-ketju''' on tähtien [[energiantuotanto]]mekanismi. Pp-ketjussa kaksi [[protoni]]a yhdistyy[[Ydinfuusio|fuusioituu]] [[deuterium|deuteroniksi]] ja edelleen kaksi deuteronia tai deuteroni ja vetyatomi [[helium]]in ytimeksi. Ketju voi toimia kaikkiaan neljällä tavalla, joista edellä mainittu on yleisin. Mekanismi on tärkein energiantuotantomekanismi [[Aurinko|Auringon]] kokoluokan ja sitä pienemmillä tähdillä.
 
== Pp-ketjun reaktiot ==
Pp-ketju alkaa aina kahden [[vety]]atomin fuusiolla. Tällöin muodostuu [[deuterium]]atomi sekä [[positroni]] ja [[neutriino|elektronin neutriino]], kun yksi protoneista muuttuu [[neutroni]]ksi.
 
<math>_1 H + _1 H \rightarrow _1^2 D + e^+ + v_e + 0,42 MeV</math> <br/>
 
Positroni kohtaa [[elektroni]]n ja molemmat [[Annihilaatio|annihiloituvat]] ja vapautuu kaksi [[fotoni]]a [[gammasäteily]]nä.
 
<math>e^+ + e^- \rightarrow 2 \gamma + 1,02 MeV</math>
 
Ensimmäisessä reaktiossa syntynyt deuteroni fuusioituu vetyatomin kanssa ja muodostuu [[Helium|helium-3]]-isotooppia.
 
<math>_1^2 D + _1 H \rightarrow _2^3 He + \gamma + 5.49 MeV</math>
 
Tästä eteenpäin ketju voi edetä neljällä eri tavalla, jotka kaikki päättyvät helium-4-[[isotooppi]]in. [[Aurinko|Auringossa]] pp I-ketju on yleisin 86% osuudella kaikista pp-ketjuista. Pp II-ketjuja on 14%, pp III-ketjuja vain 0,11%. Pp IV-ketju on äärimmäisen harvinainen.
 
=== Pp I-ketju ===
Kaksi helium-3-atomia fuusioituvat ja syntyy helium-4-atomi ja kaksi vetyatomia.
 
<math>_2^3 He + _2^3 He \rightarrow _2^4 He + 2 _1 H + 12,86 MeV</math>
 
Pp I-ketju kokonaisuudessaan vapauttaa noin 26,7 [[elektronivoltti|MeV]] [[energia]]a. Se on yleisin ketjuista 10-14 mega[[kelvin]]in lämpötiloissa.
 
=== Pp II-ketju ===
Helium-3 ja helium-4 fuusioituvat ja syntyy [[beryllium]]-7-atomi ja gammafotoni.
 
<math>_2^3 He + _2^4 He \rightarrow _4^7 Be + \gamma</math>
 
Beryllium-7 kaappaa elektronin ja syntyy litium-7-atomi ja elektronin neutriino.
 
<math>_4^7 Be + e^- \rightarrow _3^7 Li + v_e + 0,861 MeV / 0,383 MeV</math>
 
Litium-7 fuusioituu vetyatomin kanssa ja syntyy kaksi helium-4-atomia.
 
<math>_3^7 Li + _1 H \rightarrow 2 _2^4 He</math>
 
Pp II-ketju on yleinen 14-23 megakelvinin lämpötiloissa. Berylliumatomin kaapatessa elektronin syntyneistä neutriinoista 90% on 0,861 MeV ja 10% 0,383 MeV, riippuen siitä, onko [[litium]]-7 jännittyneessä tilassa.
 
=== Pp III-ketju ===
Helium-3 ja helium-4 fuusioituvat ja syntyy beryllium-7-atomi ja gammafotoni.
 
<math>_2^3 He + _2^4 He \rightarrow _4^7 Be + \gamma</math>
 
Beryllium-7 fuusioituu vetyatomin kanssa ja syntyy [[boori]]-8-atomi ja gammafotoni.
 
<math>_4^7 Be + _1 H \rightarrow _5^8 B + \gamma</math>
 
Boori-8 hajoaa beryllium-8:ksi, positroniksi, elektronin neutriinoksi ja gammafotoniksi.
 
<math>_5^8 B \rightarrow _4^8 Be + e^+ + v_e + \gamma</math>
 
Beryllium-8 hajoaa kahdeksi helium-4-atomiksi.
 
<math>_4^8 Be \rightarrow 2 _2^4 He</math>
 
Pp III-ketju on yleinen yli 23 megakelvinin lämpötiloissa.
 
=== Pp IV-ketju ===
Helium-3 fuusioituu suoraan vetyatomin kanssa ja muodostaa helium-4-atomin, positronin ja elektronin neutriinon.
 
<math>_2^3 He + _1 H \rightarrow _2^4 He + e^+ + v_e + 18,8 MeV</math>
 
Pp IV-ketju on teoriassa olemassa, mutta sitä ei ole havaittu sen harvinaisuuden vuoksi.
 
=== Vapautunut energia ===
Verrattaessa tuloksena saatua helium-4-atomia ja reaktioon käytettyjen neljän protonin massoja selviää, että 0,7% massasta on muuttunut energiaksi, fotoneiksi ja neutriinoiksi. Yhden ketjun aikaansaama energia on siten 26,73 MeV. Vain fotonit (gammasäteily) reagoivat tähden materian kanssa, neutriinot vuorovaikuttavat hyvin heikosti materian kanssa. Ketjut eroavat energian jakautumisessa gammasäteilyn ja neutriinoiden välillä:
* Pp I-ketjussa 2% energiasta vapautuu neutriinoina
* Pp II-ketjussa 4%
* Pp III-ketjussa 28,3%
 
== Aiheesta muualla ==
* [http://www.google.fi/url?sa=t&ct=res&cd=4&url=http%3A%2F%2Fwww.astro.helsinki.fi%2F~mvaisala%2Fsuhteellisuusteoria.pdf&ei=E0w7Rp7sGIHK0gTukv3CAQ&usg=AFrqEzdxiN1Pza18AQX0kyOpfcs0oFR-Aw&sig2=HlM5jjxR07uQiScRjOuT1Q Astro.fi Energiantuotanto]
*[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/articles/fusion/index.html How the Sun shines?] (engl.)
 
{{tynkä/Fysiikka}}
[[Luokka:Tähdet]]
[[Luokka:Ydinfysiikka]]
[[Luokka:Astrofysiikka]]
 
[[id:Reaksi rantai proton-proton]]
181

muokkausta