Потрійна альфа-реакція

Потрійна альфа-реакція — послідовність термоядерних реакцій, унаслідок яких три альфа-частинки (ядра гелію-4) утворюють ядро вуглецю-12.

Схема потрійної альфа-реакції

Реакція розпочинається у зорях за температури понад 1,5×10⁸ К та густини 5×10⁴ г/см³[1] і відбувається у два етапи:

• спочатку утворюється метастабільне (резонансне) ядро берилію-8:
  ${\displaystyle \mathrm {_{2}^{4}He} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{4}^{8}Be} -Q}$, Q = 0,092 МеВ
  період його напіврозпаду — 10⁻¹⁶ с.
• За короткий час свого існування деякі з утворених ядер берилію взаємодіють ще з однією альфа-частинкою й утворюється збуджене ядро вуглецю-12:
  ${\displaystyle \mathrm {_{4}^{8}Be} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{6}^{12}C} +Q}$, Q = 7,367 МеВ
  Друга реакція теж відбувається у резонансі й має досить значний перетин, оскільки другий збуджений стан ядра вуглецю-12 (¹²C^**) має енергію 7,65 МеВ, близьку до енергії, що виділяється під час об'єднання двох ядер[1].

Існування збудженого стану ядра вуглецю-12 було передбачено Фредом Хойлом з астрофізичних міркувань (антропний принцип) ще до його експериментального відкриття[1]. Відповідні резонанси було знайдено Вільямом Фаулером.

У зір з масою понад 2,25 маси Сонця реакція розпочинається на стадії головної послідовності. У зір з масою від 0,5 до 2,25 M_☉ спочатку формується вироджене гелієве ядро (внаслідок перетворення гідрогену на гелій у центральній частині зорі) і реакція розпочинається лише на стадії червоного гіганта, після досягнення потрібної температури та густини, у вигляді спалаху .