基本介紹
- 中文名：3氦過程
- 外文名：Triple-alpha process
- 氦過程：3個α粒子轉換成碳原子核的過程
- 釋放的淨能量：7.275 MeV
- 發現：在7.65Mev附近發現了碳-12的共振
簡介,反應速率和恆星演化,發現,相關條目,
簡介
這種核聚變反應可以在超過一億K的高溫和氦含量豐富的恆星內部迅速的發生。同樣的，它發生在較老年，經由質子-質子鏈反應和碳氮氧循環產生的氦，累積在核心的恆星。在核心的氫已經燃燒完後，核心將塌縮，直到溫度達到氦燃燒的燃點。
- Be +He ↔C + γ + 7.367MeV
這個過程釋放出的淨能量為7.275 MeV。
在第一個階段形成的Be是不穩定的，會經歷2.6×10-16秒就再分裂回氦，但是在氦燃燒能形成Be的條件下，只要有微小的平衡豐度，就能再捕獲一個氦原子核形成C。這種結合三個氦原子核轉換成碳的過程就稱為3氦過程。
通常，3氦過程發生的可能性是非常低的，但是鈹-8在基態的能量幾乎就是氦的兩倍。在第二個階段，Be +He幾乎就是碳在激發態下的能量。這種共振的狀態，使接踵而來的氦和鈹結合成碳的可能性大為增加。這種共振的存在被觀測到之前，基於物理上的必要性，為了在恆星內形成碳，弗雷德·霍伊爾就已經預測到了。實際上，這種能量共振和過程的預測然後真的被發現，對霍伊爾恆星核合成的假說：假設所有的化學元素都是從最初的氫－真正的原始物質－形成的，提供了非常重大的支持。
在過程中的一些副作用是，一些碳元素可能會和氦融合產生穩定的氧同位素，並且釋放出能量：
- C +He →O+ γ+ 7.162 MeV
接下來的反應鏈是氧會再與氦結合生成氖，但再繼續下去就有困難了，因為核自旋規律的限制，結果使得更重的元素不容易在恆星核合成中形成。
反應速率和恆星演化
3氦過程與恆星物質的溫度和密度有強烈的關聯性。反應速率釋放出的能量與溫度的比例關係是指數的30次方和密度的平方。對照於質子-質子鏈反應產生能量的比率祇是溫度的四次方和與密度成正比。
與溫度這樣強烈的關聯性造成恆星在演化的後期進入紅巨星的階段。
對較大質量的恆星，氦燃燒在環繞著簡併碳核心的殼層中進行。因為氦殼不是簡併的物質，因為氦燃燒能量釋放而增加的熱壓力造成恆星的膨脹，膨脹導致氦層溫度的下降而中止了反應，於是恆星再度收縮。這種周期性的過程造成恆星劇烈的變化，並將外層的物質吹離恆星。
發現
3氦過程高度的依賴碳-12和氦-4與鈹-8有能量共振的關係，而在1952年之前對這些能階仍是一無所知的。天文物理學家弗雷德·霍伊爾使用了碳-12在宇宙中是豐富的事實，作為碳-12有共振存在的證據，霍伊爾提出了想法給核子物理學家威廉·福勒，他承認這樣的能階是可能存在的，而在過去的工作中被忽略掉了。在簡要的規劃之後，他在加州理工學院凱洛格輻射實驗室的研究小組，就在7.65Mev附近發現了碳-12的共振。
