Protón-protónový cyklus

Protón-protónový cyklus (protónovo-protónová reakcia, p-p cyklus) je cyklus jadrových reakcií, pri ktorých sa v konečnom dôsledku premenia jadrá vodíka ¹H na jadrá hélia ⁴He. Protón-protónový cyklus je základným zdrojom žiarivej energie vo hviezdach, ktorých hmotnosť veľmi nepresahuje hmotnosť Slnka.

Schéma prvej možnosti priebehu protón-protónového cyklu začína zrážkou dvoch protónov (H), pričom jeden z nich sa mení na neutrón a vzniká deutérium (D), elektrónové neutríno (ν_e) a pozitrón (e⁺). Pri zrážke deutéria s ďalším protónom vzniká izotop hélia ³He a fotón gama žiarenia. Zrážkou dvoch takýchto izotopov vzniká výsledný produkt, ⁴He, pričom sa uvoľňujú dva protóny, ktoré môžu vstúpiť do ďalšej reakcie.

Prebieha postupne nasledujúcimi čiastkovými reakciami (v zátvorke sa uvádza množstvo energie uvoľnenej pri jednotlivých reakciách):

${\displaystyle {^{1}H}+{^{1}H}\rightarrow {^{2}D}+e^{+}+{\nu }_{e}}$ ..... (+1,44 MeV)

${\displaystyle {^{2}D}+{^{1}H}\rightarrow {^{3}He}+\gamma }$ ..... (+5,49 MeV)

${\displaystyle {^{3}He}+{^{3}He}\rightarrow {^{4}He}+{^{1}H}+{^{1}H}}$ ..... (+12,86 MeV)

${\displaystyle {^{3}He}+{^{4}He}\rightarrow {^{7}Be}+\gamma }$ ..... (+1,59 MeV)

${\displaystyle {^{7}Be}+e^{-}\rightarrow {^{7}Li}+e^{-}}$ ..... (+0,86 MeV)

${\displaystyle {^{7}Li}+{^{1}H}\rightarrow {^{4}He}+e^{+}+{\nu }_{e}}$ ..... (+17,35 MeV)

${\displaystyle {^{7}Be}+{^{1}H}\rightarrow {^{8}B}+\gamma }$ ..... (+0,13 MeV)

${\displaystyle {^{8}B}\rightarrow {^{8}Be}+e^{+}+{\nu }_{e}}$ ..... (+17,98 MeV)

${\displaystyle {^{8}Be}\rightarrow 2{^{4}He}}$ ..... (+0,09 MeV)

Pri vzniku jedného atómu hélia (He) sa uvoľní vo forme gama žiarenia celková energia okolo 26,2 MeV, čo je približne 4,2.10-12 J (zvyšok sa uvoľní vo forme elektrónových neutrín ν_e). Protón-protónový reťazec sa uplatňuje v centrálnych oblastiach hviezd pri teplotách 6,5-16 miliónov K.