Тройная гелиевая реакция (тройной альфа-процесс) — цепочка термоядерных реакций в недрах звёзд, в ходе которой три ядра гелия-4 образуют ядро углерода-12. Фаза устойчивого горения гелия длится примерно 10% от времени, которое звезда проводит на главной последовательности.
Описание
Реакция происходит при температуре свыше ~1,5⋅108 К и плотности порядка 6⋅107 кг/м3 и идёт в два этапа:
- Эндотермическая реакция образования нестабильного изотопа бериллия-8:
Ядра 8Be с периодом полураспада 6,7·10−17 с распадаются в ходе реакции:
4 8 B e → 2 4 H e + 2 4 H e + 0,092 {displaystyle mathrm {_{4}^{8}Be} ightarrow mathrm {_{2}^{4}He} +mathrm {_{2}^{4}He} +0{,}092} МэВ;- Экзотермическая реакция образования возбуждённого ядра углерода-12:
Так как ядро бериллия-8 имеет очень малое время жизни, эта реакция протекает с заметной скоростью только при высокой концентрации ядер 4He: при высокой плотности газа в термоядерных источниках в недрах звёзд фактически три ядра гелия должны столкнуться одновременно. При такой плотности вероятность того, что во время жизни ядра 8Be оно столкнётся с ядром 4He, повышается.
Другим фактором, способствующим протеканию этой реакции, является близость энергии второго возбуждённого состояния ядра углерода-12 (7,65 МэВ) к энергетическому выходу реакции (7,37 МэВ), таким образом, реакция имеет резонансный характер, предсказанный теоретически Фредом Хойлом. Возбуждённое состояние углерода-12 также нестабильно и ядро 12C в большинстве случаев распадается обратно на три альфа-частицы, но с вероятностью 0,0413(11) % излучает гамма-квант и переходит в основное стабильное состояние 12C.