ВОДОРО́ДНЫЙ ЦИКЛ

ВОДОРО́ДНЫЙ ЦИКЛ (про­тон-про­тон­ная це­поч­ка), по­сле­до­ва­тель­ность тер­мо­ядер­ных ре­ак­ций в звёз­дах, при­во­дя­щая к пре­вра­ще­нию во­до­ро­да в ге­лий без уча­стия ка­та­ли­за­то­ров. В. ц. – осн. ис­точ­ник энер­гии звёзд с мас­сой мень­ше 1,2 мас­сы Солн­ца на на­чаль­ных ста­ди­ях их су­ще­ст­во­ва­ния (см. Эво­лю­ция звёзд).

Наи­бо­лее важ­ные ре­ак­ции В. ц.:

(здесь $е^+$ – по­зи­трон, $е^–$ – элек­трон, $ν$ – ней­три­но, $γ$ – фо­тон; звёз­доч­кой обо­зна­че­ны воз­бу­ж­дён­ные со­стоя­ния ядер).

В. ц. на­чи­на­ет­ся столк­но­ве­ни­ем двух про­то­нов $\ce{^1H}$ с об­ра­зо­ва­ни­ем яд­ра дей­те­рия $\ce{^2D}$. Дей­те­рий реа­ги­ру­ет с про­то­ном, об­ра­зуя изо­топ ге­лия $\ce{^3He}$. Два яд­ра $\ce{^3He}$ при столк­но­ве­нии об­ра­зу­ют $\ce{^4He}$ с от­ще­п­ле­ни­ем двух про­то­нов ли­бо $\ce{^3He}$ со­еди­ня­ет­ся с $\ce{^4He}$ и об­ра­зу­ет­ся яд­ро $\ce{^7Be}$. По­след­нее, в свою оче­редь, за­хва­ты­ва­ет ли­бо элек­трон, ли­бо про­тон, и воз­ни­ка­ет ещё од­но раз­ветв­ле­ние про­тон-про­тон­ной це­поч­ки ре­ак­ций. В ре­зуль­та­те В. ц. мо­жет ид­ти тре­мя разл. пу­тя­ми I, II и III. Для реа­ли­за­ции вет­ви I пер­вые две ре­ак­ции В. ц. долж­ны осу­ще­ст­вить­ся два­ж­ды.

Ско­ро­сти про­ме­жу­точ­ных ре­ак­ций очень ве­ли­ки по срав­не­нию со ско­ро­стью пер­вой ре­ак­ции В. ц. По­это­му $\ce{^2D, ^3He, ^7Be, ^7Li\: и\: ^8B}$ не на­ка­п­ли­ва­ют­ся в сколь­ко-ни­будь за­мет­ных ко­ли­че­ст­вах. В не­драх Солн­ца при­мер­но в 92% всех слу­ча­ев В. ц. за­кан­чи­ва­ет­ся вет­вью I, в 8% – вет­вью II, а на до­лю вет­ви III при­хо­дит­ся все­го 0,01% слу­ча­ев. Вклад вет­ви III в ско­рость ге­не­ра­ции сол­неч­ной энер­гии ни­что­жен, но она важ­на для де­тек­ти­ро­ва­ния сол­неч­ных ней­три­но, по­сколь­ку при бе­та-рас­па­де яд­ра $\ce{^8B}$ ис­пус­ка­ют­ся ней­три­но вы­со­кой энер­гии – вплоть до 14 МэВ.

Итог ка­ж­дой вет­ви В. ц. – об­ра­зо­ва­ние яд­ра $\ce{^4He }$ из че­ты­рёх про­то­нов с ис­пус­ка­ни­ем двух ней­три­но. При этом вы­де­ля­ет­ся энер­гия 26,73 МэВ, из ко­то­рой в сред­нем ок. 0,6 МэВ уно­сят ней­три­но. В не­драх звёзд при темп-ре $T \geqslant$1,8·10⁷ К с В. ц. кон­ку­ри­ру­ет уг­ле­род­но-азот­ный цикл.