Ciclo del carbonio-azoto

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Il ciclo carbonio-azoto-ossigeno.

Il ciclo del carbonio-azoto (abbreviato ciclo CN, anche denominato per maggior completezza come ciclo del carbonio-azoto-ossigeno o ciclo CNO, dai simboli dei tre elementi chimici considerati, o ciclo di Bethe) è una serie di reazioni nucleari che avvengono all'interno delle stelle. I modelli teorici prevedono che il ciclo CNO (proposto nel 1938 da Hans Bethe e indipendentemente da Carl Friedrich von Weizsäcker) sia la principale sorgente di energia per le stelle più massicce.

Descrizione e localizzazione[modifica | modifica sorgente]

Il risultato netto del ciclo CNO, partendo da quattro protoni, è la produzione di una particella alfa (cioè un nucleo di elio) più due positroni e due neutrini, con rilascio di energia sotto forma di raggi gamma. I nuclei di carbonio, azoto e ossigeno, dai quali il ciclo trae il nome, svolgono il ruolo di catalizzatori nella combustione nucleare dell'idrogeno. Esso ha luogo nelle zone degli interni stellari in cui si ha combustione di idrogeno a temperature sufficientemente alte da renderlo efficiente.

Le reazioni del ciclo carbonio-azoto sono le seguenti:

12C + 1H → 13N + γ + 1,95 MeV
13N → 13C + e+ + νe + 1,37 MeV
13C + 1H → 14N + γ + 7,54 MeV
14N + 1H → 15O + γ + 7,35 MeV
15O → 15N + e+ + νe + 1,86 MeV
15N + 1H → 12C + 4He + 4,96 MeV

Stando all'attuale modellistica dell'evoluzione stellare, le stelle appartenenti alla sequenza principale capaci di raggiungere le temperature necessarie all'attivazione del ciclo hanno masse superiori alle 1,2 masse solari, mentre praticamente tutte le stelle lo attivano nella fase di combustione dell'idrogeno in shell (fase di gigante rossa). Nelle stelle di grandezza paragonabile o inferiore a quella del Sole (aventi temperature più basse), invece, i meccanismi di combustione prevalenti sono rappresentati dalla cosiddetta catena protone-protone.

Precisazioni[modifica | modifica sorgente]

Riguardo al ciclo CN va fatto notare che la sua efficienza non è totale: in un ramo secondario della reazione, che avviene soltanto lo 0,04% delle volte, la reazione finale mostrata sopra non produce 12C e 4He, ma 16O e un fotone. In questo caso la reazione procede nel modo seguente:

15N + 1H → 16O + γ
16O + 1H → 17F + γ
17F → 17O + e+ + νe
17O + 1H → 14N + 4He

In modo simile al carbonio, azoto e ossigeno del ramo principale, il fluoro prodotto nel ramo secondario ha una funzione esclusivamente catalitica e, a regime, non si accumula nella stella. I nuclei di ossigeno che si accumulano a causa di questo fenomeno prendono poi parte ad un ulteriore ciclo, le cui perdite sono, questa volta, trascurabili dal punto di vista della produzione di energia.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]