Reakcje termojądrowe na Słońcu

Before you start, remind:

• What the nuclear fusionnuclear fusionnuclear fusion is?

The Sun emits energy which originates from a nuclear fusionnuclear fusionnuclear fusion process. The fusion occurs deep inside the core of the Sun. Inside this core the temperature reaches more than 15000000 K. Every second, 600 million tons of hydrogenhydrogenhydrogen converts into heliumheliumhelium and enormous energy is released.

The specific type of fusion that occurs inside of the Sun is known as proton‑proton fusion.

Proton‑proton chainproton‑proton chainProton‑proton chain reaction occurs in several steps.

1. Two pairs of protons fuse and two deuterons are formed.

2. Each deuteron collides with an additional proton to form helium ${}_{}{}^{3}He$.

3. Two helium nuclei ${}_{}{}^{3}He$ fuse to create a ${}_{}{}^{4}He$ and two protons.

In proton‑proton chain two neutrinos, two positrons and gamma rays are released.

RfDQwhlFCZOy81

Na rysunku zostały przedstawione trzy stopnie cyklu protonowego. Proces rozpoczyna się od zderzenia protonów. Te protony są jądrami wodoru. W szeregu następujących po sobie pojedynczych reakcji protony zamieniają się w hel. Masa helu jest mniejsza niż masa zderzających się protonów i zgodnie z zasadą równoważności masy i energii podczas reakcji syntezy zostaje uwolniona energia. Uzyskana energia jest wypromieniowana z jądra Słońca i rozprzestrzenia się poprzez cały Układ Słoneczny. Protony uczestniczące w reakcji oznaczone są jako niebieskie kulki, deuter i hel jako zielone i niebieskie kulki, odpowiadające liczbie protonów i neutronów. Moment syntezy na poszczególnych etapach oznaczony jest gwiazdkami. Neutrina oraz promieniowanie gamma oznaczone są odpowiadającymi im greckimi literami.

The reactions involved in the proton‑proton chainproton‑proton chainproton‑proton chain are following:

Time of reaction

The averageaverageaverage time required for the first step of proton‑proton chainproton‑proton chainproton‑proton chain is extremely long. A hydrogenhydrogenhydrogen nucleus needs on the average 10Indeks górny 9⁹ years to undergo an interaction with another nucleus in order to initiate the chain. The next step is very short and in the averageaverageaverage lasts about 1 s. In the last steps of the cycle the heliumheliumhelium nuclei ${}^{3}He$ needs about 400 years to produce the final helium nuclei ${}_{}{}^{4}He$.

The rate of proton‑proton chain is very low but still enough to produce huge amount of energy due to the enormous number of hydrogen atoms in the core of the Sun.

Remember

• In the proton‑proton fusion in the Sun, known as proton‑proton chain, protons in a series of steps turn into heliumheliumhelium. In this fusion tremendous amounts of energy are released.

Exercises

Glossary

Keywords

thermonuclear reactionthermonuclear reactionthermonuclear reaction

nuclear fusionnuclear fusionnuclear fusion

proton‑proton chainproton‑proton chainproton‑proton chain

hydrogenhydrogenhydrogen

heliumheliumhelium