氦核作用

氦核作用 (或α作用、α反應,英語:alpha process, alpha reactions))是兩種核聚變的類型之一,能將恆星的氦轉換成重元素,另一種即是3氦過程(3α反應)[1]。當3氦反應進行時三重α工藝僅消耗氦氣,並產生碳。當積累足夠的碳後,以下的反應將發生,所有反應僅消耗氦氣和先前反應的產物。

通過氦核作用產生的除碳以外的元素
, Q = 7.16 MeV
, Q = 4.73 MeV
, Q = 9.31 MeV
, Q = 9.98 MeV
, Q = 6.95 MeV

反應的過程是:

氦-4 → 鈹-8 → 碳-12 → 氧-16 → 氖-20 → 鎂-24 → 矽–28 → 硫–32 → 氬–36 → 鈣–40 → 鈦–44 → 鉻–48 → 鐵–52 → 鎳–56

其中從氦-4開始到矽-28的反應過程叫氦聚變,從矽-28開始至鎳-56的反應過程叫矽燃燒過程。所有這些反應在恆星內部發生的比率都不高,因此對於能量的貢獻並不大;比原子量 > 10)重的元素,由於庫侖障壁的增加,因此不太容易產生。

所謂的α作用元素 (或α元素)是質量為氦核(α粒子)整數倍的同位素,它們的豐度是最高的。

α元素的原子序數≤ 28:HeBeCONeMgSiSArCaTiCrFeNi。它們在II型超新星矽融合過程中經由α捕獲而形成,鎳-56是大質量恆星以核聚變能產生的最後一種元素。

矽和鈣是純粹的α作用元素,鎂可以由氫核捕獲的燃燒過程中產生。至於氧,有些人認為是α作用元素,但也有人認為不是,在金屬量低的第二星族星中,氧確實是α作用元素;其他的在第二型超新星中產生的α作用元素,它們增加的質量都和氦的質量有很好的關聯性。有時候碳和氮也會被視為α作用元素,因為它們是經由α捕獲所形成的元素。

在恆星內的α作用元素豐度通常都以對數的形式來表達:

,

此處分別是每單位體積內α作用元素和鐵原子的數量。理論的星系演化模型預測在宇宙的早期,相對於鐵有更多的α作用元素。第二型超新星主要合成的元素是氧和α作用元素(氖、鎂、矽、硫、氬、鈣和鈦),而Ia超新星鐵峰頂產生元素(VCrMnFeCoNi)。

參閱

參考資料

外部連結