トリプルアルファ反応についてわかりやすく教えてください

質問

ぼくは中３なんですが、宇宙物理学とかに興味を
もってます。
最近恒星の核融合について調べているのですが、
よくわかりません。
(ウィキも見たのですが・・・)
特にヘリウムが炭素になるトリプルアルファ反応
についてわかりやすく説明できる方おられますか？

回答No.2

Tacosan

この辺の謎ときをするときには, 「質量数が 5 と 8 の安定な元素が存在しない」という事実を念頭に置く必要があります (これは Li, Be, B が少ないという原因でもある).
単純に核子 (陽子や中性子) の数だけ考えれば
α+α→Be(8), Be(8)+α→C(12)
となるんですが (かっこの中は核子の数), 最初の反応でできる Be(8) は不安定であるためこれらの反応が独立して起きることはありません. 実際, 最初の反応は逆方向に進行します (つまり Be(8) がα崩壊する).
ということで 3個のαが「同時に反応する」必要があるわけですが, この反応が起きる確率は非常に小さく, 大きな問題になっていました. で, よく調べてみると恒星内部で α+α→Be(8) の反応が起きたときには, 得られる Be が「ちょっとの間だけ安定」であることがわかりました. この「安定なちょっとの間」に, もう 1つのαが反応することで C(12) が生成されます. これで見掛け上
α+α+α→C(12)
の反応ができるわけです. ただし, この反応は温度依存性がかなり強いため, 太陽程度の質量の恒星ではしばしば暴走して「ヘリウムフラッシュ」という現象を起こします.
で, 太陽程度の質量の恒星だと C を燃料にできるほど熱くならないので恒星進化はここで終了し惑星状星雲+白色矮星になります.
より重い星の恒星進化はここで得られる C(12) (とさらにαが反応した O(16)) を元にして, Ne(20), Mg(24), Si(28), ... と進んでいき (ちなみに O(16) はかなり安定なので Mg や Si とすら共存します), 最終的に Fe(56) まで行って破局を迎えることになります.

回答No.1

rangeru

中三ってα線とかって習ってなかったの思うので簡単に言うと、まずアルファ線はヘリウム原子核のことだと思ってくれて間違いありません。ヘリウムは原子番号２で質量が４amuなので、これが３つ（トリプル）合体することで、原子番号６、質量１２amuの炭素になる、という反応です。

　実際にはγ線なりニュートリノなどが出た気がしますがたぶん分からないと思うので。

お礼

ありがとうございます。