Interested Article - Ядерное горение дейтерия

Ядерное горение дейтерия — реакции термоядерного синтеза , которые происходят в звёздах и некоторых субзвёздных объектах . В этих реакциях принимают участие ядра дейтерия : наиболее распространено слияние с протоном , при котором образуется ядро гелия-3 .

Эти реакции могут идти как часть протон-протонного цикла , в котором ядро дейтерия сначала образуется из двух протонов , а могут проходить самостоятельно, с использованием уже существующих запасов дейтерия.

В протозвёздах

Термоядерные реакции с участием дейтерия — одни из наименее требовательных к температуре (ниже только реакция дейтерия с тритием, но из-за слишком короткого периода полураспада тритий не встречается в природе), и могут идти уже при температуре в 10 ⁶ K . Как следствие, в протозвёздах первой реакцией термоядерного синтеза становится «горение» дейтерия .

При этом, темп этих реакций довольно сильно зависит от температуры, пропорционально T ^11,8 . Если случится изменение других параметров, от которых зависит темп реакций, то для сохранения равновесия понадобится очень маленькое изменение температуры. Таким образом, температура в звезде поддерживается примерно на одном уровне, и горение водорода, для начала которого нужна температура порядка 10 ⁷ K, начинается только после того, как в ядро звезды перестаёт поступать дейтерий.

Дейтерий аккрецирует на протозвезду из околозвёздного пространства, а в ядро попадает из-за того, что протозвезды конвективны до определённого момента времени. Лишь когда конвекция прекращается, заканчивается и горение дейтерия, ядро звезды сжимается и нагревается, пока в нём не загорится водород . Стадия горения дейтерия длится всего несколько миллионов лет .

В субзвёздных объектах

Если масса объекта меньше 80 M _J , но больше 13 M _J , то горение водорода в нём не начнётся, но будет идти горение дейтерия. Такие объекты называются коричневыми карликами , и они могут светить до ста миллионов лет, в зависимости от массы, пока их запас дейтерия не закончится .

В планетах

В объектах с твёрдым ядром, то есть, образовавшихся как планеты, тоже возможно горение дейтерия. Их масса, как и для коричневых карликов, также должна превышать 13 M _J , и в таком случае горение дейтерия будет происходить возле твёрдого ядра .

Другие варианты реакций

Хотя в горении дейтерия основную роль играет именно слияние дейтерия с протоном и образование гелия-3, возможно несколько различных реакций :

${^{2}_{1}{\text{D}}}+p\rightarrow {^{3}_{2}{\text{He}}}+\gamma$
${^{2}_{1}{\text{D}}}+{^{2}_{1}{\text{D}}}\rightarrow {^{4}_{2}{\text{He}}}+\gamma$
${^{2}_{1}{\text{D}}}+{^{2}_{1}{\text{D}}}\rightarrow {^{3}_{1}{\text{T}}}+{^{1}_{1}p}+\gamma$
${^{2}_{1}{\text{D}}}+{^{2}_{1}{\text{D}}}\rightarrow {^{3}_{2}{\text{He}}}+{^{1}_{0}n}+\gamma$
${^{2}_{1}{\text{D}}}+{^{3}_{2}{\text{He}}}\rightarrow {^{4}_{2}{\text{He}}}+{^{1}_{1}p}+\gamma$
${^{2}_{1}{\text{D}}}+{^{3}_{2}{\text{He}}}\rightarrow {^{5}_{3}{\text{Li}}}+\gamma$
${^{2}_{1}{\text{D}}}+{^{4}_{2}{\text{He}}}\rightarrow {^{6}_{3}{\text{Li}}}+\gamma$

Примечания

Palla, Francesco. . — Springer-Verlag , 2002. — ISBN 978-3-540-43102-2 .
Adams, Fred C. . — United Kingdom: (англ.) ( , 1996. — С. 47. — ISBN 978-0-7637-0030-0 .
Bally, John; Reipurth, Bo. . — Cambridge University Press , 2006. — С. 61. — ISBN 978-0-521-80105-8 .
Adams, Fred. (англ.) . — The Free Press, 2002. — P. 102. — ISBN 978-0-7432-1262-5 .
LeBlanc, Francis. . — United Kingdom: John Wiley & Sons , 2010. — С. 218. — ISBN 978-0-470-69956-0 .
Lewis, John S. (англ.) . — United Kingdom: Elsevier Academic Press , 2004. — P. 600. — ISBN 978-0-12-446744-6 .
Chabrier, G. Deuterium Burning in Substellar Objects (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing , 2000. — Vol. 542 , no. 2 . — P. L119 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .
Mollière, P. Deuterium burning in objects forming via the core accretion scenario (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 2012. — 7 November ( vol. 547 ). — P. A105 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .
Bodenheimer, Peter. Deuterium Burning in Massive Giant Planets and Low-mass Brown Dwarfs Formed by Core-nucleated Accretion (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing , 2013. — 20 June ( vol. 770 , no. 2 ). — P. 120 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .
Rolfs, Claus E.; Rodney, William S. (англ.) . — University of Chicago Press , 1988. — P. 338. — ISBN 978-0-226-72456-0 .