שרשרת פרוטון-פרוטון

שרשרת פרוטון-פרוטון (מכונה שרשרת PP) הוא תהליך היתוך גרעיני, בו ממיר כוכב מימן להליום. זהו התהליך הדומיננטי בכוכבים שגודלם כגודלה של השמש ומטה. בכוכבים גדולים יותר (1.3 מסות שמש ומעלה) לעומת זאת, מחזור CNO הוא התהליך הדומיננטי.

התהליך

כאשר ענן מולקולרי קורס כבידתית ומתהווה קדם-כוכב (protostar), הטמפרטורה שלו מתחילה לעלות. עם המשך הקריסה של הענן עולה הטמפרטורה למעל 10 מיליון מעלות ומתחיל היתוך גרעיני. בתגובות אלו מתמזגים שני גרעיני אטומי מימן, שבכל אחד מהם יש פרוטון אחד, ויוצרים גרעין חדש, בעל פרוטון אחד ונייטרון אחד. גרעין זה נקרא מימן כבד או דאוטריום. כתוצאה ממיזוג זה נפלטים החלקיקים פוזיטרון וניטרינו. בהמשך הדיאוטריום מתמזג עם פרוטון נוסף ויוצר איזוטופ הליום-3, כלומר גרעין בעל שני פרוטונים ונייטרון אחד. תוך כדי התהליך נפלט פוטון של קרינת גמא. לבסוף, מתמזג איזוטופ ההליום-3 עם איזוטופ זהה ויוצר איזוטופ הליום-4, בעל שני פרוטונים ושני ניטרונים. זאת תוך פליטת שני פרוטונים.

בתגובה זו לוקחים חלק ששה פרוטונים. ארבעה יוצרים את גרעין ההליום והשנים הנותרים חוזרים למאגר הפרוטונים אשר בליבת הכוכב. לפי הקשר מסה אנרגיה (E=mc²) שינוי באנרגיה של המרכיבים גורר ירידת מסה של התוצרים. כך שלמעשה כ-0.75 אחוזים מהמסה של המרכיבים המקוריים משתחררת כאנרגיה.

לצורך קיום התהליך נדרשת טמפרטורה גבוהה מ-10 מיליון מעלות קלווין מכיוון שיש צורך להתגבר על כוח הדחייה החשמלי בין הפרוטונים, ולקרב אותם מספיק עד שהכוח הגרעיני (שהוא כוח משיכה הדועך במהירות עם המרחק ודומיננטי רק במרחקים קטנים מאוד), יתגבר על הדחייה החשמלית. בטמפרטורה של 10 מיליון מעלות קלווין רוכשים הפרוטונים אנרגיה קינטית מספקת כדי לקרב את הפרוטונים מספיק, למרות הדחיה החשמלית.