ヘリウム燃焼過程
読み:ヘリウムねんしょうかてい
外語:Helium fusion
恒星
にて行なわれている
核融合
反応の一つ。
目次
概要
特徴
α粒子
ベリリウム8
トリプルアルファ反応
アルファ反応
概要
ヘリウム
同士が融合する核融合反応。
若い恒星は
水素
の核融合反応によってエネルギーとともにヘリウムを生成している。やがて老齢になり水素が減少し、かつ恒星質量が
太陽
の約半分以上であれば、恒星の自己重力により収縮が始まる。これにより温度が高まると、ヘリウムの核融合が開始される。
特徴
α粒子
ヘリウム4
の
原子核
を「
α粒子
」といい、ヘリウム4に関わる反応をヘリウム燃焼過程という。
同位体
に
ヘリウム3
もあるが、ヘリウム3に関する反応は、ヘリウム燃焼過程には含めない。
ベリリウム8
ヘリウム4由来でもっとも基本的な核融合は、ベリリウム8を生成する融合である。
4
He +
4
He →
8
Be
しかしながらベリリウム8は極めて不安定である。一説では
半減期
が6.7×10
−17
秒とされ、瞬時にヘリウム2個に崩壊してしまう。
これ以上の
原子量
を持つ元素を融合するためには、ベリリウム8が崩壊する前に更にもう一つヘリウム4を融合する必要があるが、恒星の通常状態では不可能である。これが可能になるのは、恒星の末期である。
トリプルアルファ反応
恒星も末期となると、中心核の温度が1億Kを超える。
この状態ではヘリウム同士の融合が頻度を増し、ベリリウム8の生成と崩壊が平衡するようになる。やがて、ベリリウムが崩壊する前に3個目のヘリウム4が融合して
炭素12
を作るようになる。
8
Be +
4
He →
12
C
3つのヘリウム4から炭素12が出来るように見えるこの反応が、
トリプルアルファ反応
である。
こうして作られた
12
Cが、恒星内で行なわれる様々な核融合反応の「種」となる。
アルファ反応
トリプルアルファ反応で作られた炭素12に、ヘリウム4が融合すると、酸素16ができる。このようにして、次々と元素を作っていく反応を
アルファ反応
という。
12
C +
4
He →
16
O
16
O +
4
He →
20
Ne
通常は、ネオン20までである。しかし恒星末期になり、高温状態になるとさらに反応が進む。
20
Ne +
4
He →
24
Mg
24
Mg +
4
He →
28
Si
最後に、珪素が燃え始める
珪素燃焼過程
に進むことになる。
28
Si +
4
He →
32
S
32
S +
4
He →
36
Ar
36
Ar +
4
He →
40
Ca
40
Ca +
4
He →
44
Ti
44
Ti +
4
He →
48
Cr
48
Cr +
4
He →
52
Fe
52
Fe +
4
He →
56
Ni
しかしアルファ反応も
ニッケル56
が限度であり、ここまで到達してしまった恒星は遂に燃やす物がなくなり、死に至ることになる。
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