Uppsala universitet
Hoppa över länkar
In English

Linné on line arrow Fysikens kosmos arrow Makrokosmos arrow Solen arrow Solcykeln

Solcykeln

Energi frigörs i solen genom att vätekärnor slås samman genom kärnreaktioner (fusioneras) till heliumkärnor. När solens förråd av väte minskat avsevärt i centrum kommer även helium att kunna förbrännas. Sedan kan även tyngre kärnor bildas genom ytterligare fusionsprocesser. Dock kan inga kärnor tyngre än järn bildas eftersom det är den kärna som hårdast bunden, dvs. har störst bindningsenergi per nukleon. För att bilda ännu tyngre kärnor måste energi tillföras och det kan därför inte ske genom spontan fusion.

Eftersom solen är en ganska lätt stjärna så kommer inte processerna att fortgå ända tills järn bildas, utan den kommer att explodera innan dess.

Åter till de processer som sker i solen idag. Det första steget i solcykeln är att två vätekärnor (protoner) slås samman

1H + 1H -> 2H + e+ + neutrino

Man skulle också kunna tänka sig att det bildas 2He, men pga. den repulsiva Coulombkraften mellan de positiva laddningarna är detta tillstånd instabilt och sönderfaller därför snabbt. Nästa steg i cykeln är att den bildade deuteronen (2H) fusionerar med en proton

2H + 1H -> 3He + foton

Den bildade 3He-kärnan kan i princip reagera med ytterligare en proton, men då bildas 4Li som är mycket instabilt och sönderfaller snabbt i sina ursprungliga delar. Den kan också reagera med deuteroner, men eftersom dessa reagerar lätt med protoner så kommer de snabbt att försvinna och inte reagera med 3He. 3He kommer istället att reagera med andra 3He-kärnor

3He + 3He -> 4He + 2 1H + foton

Nettoreaktionen blir alltså

4 1H -> 4He + 2 e+ + 2 neutriner

När det väl har bildats större mängder 4He kan denna kärna fungera effektivt som en katalysator och öppna andra reaktionskanaler. Dessa är bl.a.

3He + 4He -> 7Be + foton

följt av

7Be + e- -> 7Li + neutrino, 7Li + 1H -> 2 4He

eller

7Be + 1H -> 8B + foton, 8B -> 8Be + e+ + neutrino, 8Be -> 2 4He

Som synes från dessa reaktioner är 8Be instabilt och tyngre element kan därför inte bildas genom fusionering av två 4He utan någon annan reaktionskanal måste utnyttjas. Det kan endast ske då koncentrationen av helium blivit så hög att sannolikheten att tre 4He kolliderar samtidigt blivit förhöjd. Då kan reaktionen

3 4He -> 12C

ske. Utifrån kolet kan sedan andra, ännu tyngre ämnen bildas genom absorbtion av 1H och 4He.

Under ett antal av dessa reaktioner bildas det neutriner. Dessa har varit föremål för mätningar under en lång tid och fått förnyat intresse under nittiotalet p.g.a. de nya experimenten GALLEX och SAGE. Både de gamla och de nya experimenten har mätt ett lägre flöde av neutriner än man förväntat sig, vilket har kallats "solneutrino-problemet". Problemet kvarstår även om man ändrar solmodellen inom mycket vida ramar, så man misstänker att det är relaterat till någon egenskap hos neutrinerna. Att förklara detta är en viktig uppgift för fysikerna de närmaste åren.