Protonų-protonų ciklo astronomija

Protono-protono ciklas, dar vadinamas protono-protono reakcija, termobranduolinių reakcijų grandine, kuri yra pagrindinis saulės ir kitų vėsių pagrindinių sekų žvaigždžių spinduliuojamos energijos šaltinis. Kita termobranduolinių reakcijų seka, vadinama anglies ciklu, suteikia didžiąją dalį karštų žvaigždžių išskiriamos energijos.

Protono-protono cikle keturi vandenilio branduoliai (protonai) yra sujungiami, kad būtų sudarytas vienas helio branduolys; 0,7 procento pradinės masės prarandama daugiausia paverčiant šilumos energija, tačiau dalis energijos išsiskiria neutrinų (ν) pavidalu. Pirmiausia du vandenilio branduoliai (¹ H) susijungia ir sudaro vandenilio-2 branduolį (² H, deuterį), turinčius teigiamą elektroną (e ⁺, pozitroną) ir neutriną (ν). Tuomet vandenilio-2 branduolys greitai užfiksuoja kitą protoną ir sudaro helio-3 branduolį (³ He), tuo pačiu skleisdamas gama spindulį (γ). Simboliuose:

Nuo šio momento reakcijos grandinė gali eiti bet kokiu keliu, tačiau visada susidaro vienas helio-4 branduolys, iš viso išmetami du neutrinai. Išskiriamų neutrinų energija skirtingiems keliams yra skirtinga. Tiesioginiame tęsinyje du helio-3 branduoliai (gaminami taip, kaip nurodyta aukščiau) sudaro vieną helio-4 branduolį (⁴ He, alfa dalelę), išskirdami du protonus,Kelias, iš kurio gaminami patys energingiausi neutrinai, kaip katalizatorius naudoja helio-4 branduolį, o tarpinėse būsenose eina per berilio ir boro izotopus. Simboliuose:

Pastarasis kelias vyksta tik santykinai aukštoje temperatūroje ir yra įdomus, nes tokie energetiniai neutrinai buvo aptikti didelio masto eksperimente, kaip aptikimo terpė naudojant tetrachloretileną. Kituose eksperimentuose buvo nustatyti neutrinai iš žemesnės temperatūros reakcijų, įskaitant pradinę protono ir protono reakciją. Aptikimo dažnis visuose šiuose eksperimentuose buvo mažesnis nei teoriškai prognozuota. Manoma, kad taip yra todėl, kad Saulės skleidžiami elektronų neutronai, prieš pasiekdami detektorius, kurie buvo optimizuoti aptikti elektroninius neutrinus, pasikeitė į muono neutrinus arba tau-neutrinus. Palyginkite anglies ciklą.