Pp链反应

取自 食品百科全书

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01:40 2008年11月8日的修订版本

第一个步骤是两个氢原子核融合1H（质子）成为氘，一个质子经由释放出一个 e+和一个微中子成为中子。

　　1H + 1H → 2H + e+ + νe

　　在这个阶段中释放出的微中子带有0.42MeV的能量。

　　第一个步骤进行的非常缓慢，因为它依赖的吸热的β正电子衰变，需要吸收能量，将一个质子转变成中子。事实上，这是整个反应的瓶颈，一颗质子平均要等待109年才能融合成氘。

　　正电子立刻就和电子湮灭，它们的质量转换成两个γ射线的光子被带走。

　　e+ + e− → 2γ （它们的能量为1.02MeV）

　　在这之后，氘先和另一个氢原子融合成较轻的氦同位素，3He：

　　2H + 1H → 3He + γ （能量为5.49 MeV）

　　然后有三种可能的路径来形成氦的同位素4He。在pp1分支，氦-4由两个氦-3融合而成；在pp2和pp3分支，氦-3先和一个已经存在的氦-4融合成铍。 在太阳，pp1最为频繁，占了86%，pp2占14%，pp3只有0.11%。还有一种是极端罕见的pp4分支。

　　pp1分支

　　3He +3He → 4He + 1H + 1H + 12.86 MeV

　　完整的pp1链反应是放出的净能量为26.7MeV。 pp1分支主要发生在一千万至一千四百万K的温度，当温度低于一千万K时，质子-质子链反应就不能制造出4He。 　　pp2分支 　　 3He + 4He → 7Be + γ 　　 7Be + e− → 7Li + νe 　　 7Li + 1H → 4He + 4He 　　pp1分支主要发生在一千四百万至二千三百万K的温度。 　　90%的在7Be(e−,νe)7Li*的反应中产生的微中子，90%带有0.861MeV的能量，剩余的10%带有0.383 MeV 的能量（依据锂-7是在基态还是激发态而定）。 　　pp3分支 　　 3He + 4He → 7Be + γ 　　 7Be + 1H → 8B + γ 　　 8B → 8Be + e+ + νe 　　 8Be ↔ 4He + 4He 　　pp3链反应发生在二千三百万K以上的温度。 　　pp3链虽然不是太阳主要的能量来源（只占0.11%），但在太阳微中子问题上非常重要，因为它产生的微中子能量是非常高的（高达14.06 MeV）。 　　pp4或Hep 　　虽然预测上有这种反应，但因为极为罕见（在太阳中只占千万分之三的量），因此从未曾在太阳中被观测到。在此种反应中，氦-3直接和质子作用成为氦-4，可以产生能量更高的微中子（高达18.8 MeV）。 　　3He + 1H → 4He + νe + e+ 　　能量释放 　　比较最后产生的氦-4和4个质子的质量，显示少了0.007或是0.7%的质量。这些质量被转换成了能量，在各自的反应中以γ射线和微中子的形式释放出去。在一个完整的反应链可以得到26.73MeV的能量。 　　只有以γ射线释放的能量会和电子与质子作用来加热太阳的内部。这些热量支撑著太阳使它不致于因为本身的重量而崩溃。 　　微中子不会与一般的物质发生交互作用，而且不会支持太阳去对抗本身的重力崩溃。为中子在pp1、pp2和pp3链分别带走2.0%、4.0%和28.3%的能量[1]。