ห่วงโซ่ปฏิกิริยาโปรตอน-โปรตอน

ห่วงโซ่โปรตอน–โปรตอน (proton–proton chain) คือหนึ่งในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันชนิดหนึ่งในจำนวนสองรูปแบบ ซึ่งดาวฤกษ์ใช้ในการแปลงไฮโดรเจนไปเป็นฮีเลียม ปฏิกิริยาอีกชนิดหนึ่งคือวงจรซีเอ็นโอ (วงจรปฏิกิริยาคาร์บอน–ไนโตรเจน–ออกซิเจน) สำหรับห่วงโซ่โปรตอน–โปรตอนนั้นจะเกิดในดาวฤกษ์ที่มีขนาดประมาณดวงอาทิตย์หรือเล็กกว่า

โดยปกติแล้ว ฟิวชันของโปรตอน–โปรตอน เกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่ออุณหภูมิ (หรือพลังงานจลน์) ของโปรตอนนั้นสูงมากจนสามารถเอาชนะแรงไฟฟ้าสถิตร่วมหรือ (Coulomb repulsion) เป็นผู้เสนอทฤษฎีนี้เมื่อช่วงคริสต์ทศวรรษ 1920 ว่า ปฏิกิริยาห่วงโซ่โปรตอน–โปรตอนเป็นหลักการพื้นฐานซึ่งดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่น ๆ ใช้ในการเผาผลาญตนเอง ในยุคนั้นเชื่อกันว่าอุณหภูมิของดวงอาทิตย์ต่ำเกินไปที่จะฝ่ากำแพงคูลอมบ์ได้ แต่หลังจากวิวัฒนาการด้านกลศาสตร์ควอนตัม จึงมีการค้นพบของของโปรตอนซึ่งทำให้สามารถเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นได้ที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าที่เคยคาดการณ์กันไว้ตามหลักของฟิสิกส์ดั้งเดิม

อย่างไรก็ดี ยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนักว่า ปฏิกิริยาห่วงโซ่โปรตอน–โปรตอน ดำเนินไปอย่างไร เนื่องจากผลผลิตจากปฏิกิริยาที่เห็นชัดที่สุด คือฮีเลียม-2 นั้นเป็นสสารที่ไม่เสถียรและจะแยกตัวออกกลายไปเป็นคู่โปรตอนตามเดิม ในปี ค.ศ. 1939 ฮันส์ เบเทอได้เสนอว่า โปรตอนตัวหนึ่งอาจจะสลายตัวให้อนุภาคบีตากลายไปเป็นนิวตรอนผ่านอันตรกิริยาอย่างอ่อนระหว่างช่วงเวลาสั้นๆ ของการเกิดฟิวชั่น ทำให้ได้ดิวเทอเรียมขึ้นมาเป็นผลผลิตแรกในห่วงโซ่ปฏิกิริยา แนวคิดนี้เป็นส่วนหนึ่งที่ปรากฏอยู่ในทฤษฎีการสังเคราะห์นิวเคลียสของดาวฤกษ์ ซึ่งเป็นผลงานที่ทำให้เบเทอได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

ดูเพิ่ม

• วงจรซีเอ็นโอ
• กระบวนการทริปเปิลอัลฟา

อ้างอิง

1. Hans A. Bethe, Physical Review 55:103, 434 (1939); cited in Donald D. Clayton, Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis, The University of Chicago Press, 1983, p. 366.