Таблица 1

	Реакция	Мэв	максбарн Мэв	макс Мэв
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21	+3434444343 3464643746764749496411415124	2,2 5,5 19,7 4,0 3,3 24,0 17,6 17,6 11,3 18,4 12,8 4,8 4,0 17,3 5,0 22,4 15,0 0,56 2,1 8,6 5,0	-23-6-6Мэв-4-3-3Мэв	— — — 2,0 1,0 — 0,13 0,195 1,0 0,47 — 0,26 0,3 0,44 1,0 0,60 0,2 0,33 0,33 0,675 1,2

p — протон, D — дейтрон (ядро дейтерия ² H), Т — тритон (ядро трития ³ H), n — нейтрон, е+ — позитрон, v — нейтрино, g — фотон.

  Т. р. во Вселенной играют двоякую роль — как основной источник энергии звёзд и как механизм нуклеогенеза. Для нормальных гомогенных звезд, в том числе Солнца, главным процессом экзоэнергетического ядерного синтеза является сгорание Н в Не, точнее, превращение 4 протонов в ядро ⁴ He и 2 позитрона. Этот результат можно получить двумя путями (Х. Бете и др., 1938—39): 1) в протон — протонной (рр) цепочке, или водородном цикле; 2) в углеродно-азотном (CN), или углеродном, цикле (таблицы 2 и 3).

  Первые 3 реакции входят в полный цикл дважды. Времена реакций рассчитаны для условий в центре Солнца: Т = 13 млн К (по другим данным — 16 млн К), плотность Н — 100 г /см ³ . В скобках указана часть энерговыделения, безвозвратно уходящая с n.

  В CN-цикле ядро ¹² С играет роль катализатора. Для Солнца и менее ярких звёзд в полном энерговыделении преобладает рр-цикл, а для более ярких звёзд — CN-цикл.

Табл. 2. — Водородный цикл

Реакция	Энерговыделение, Мэв	Среднее время реакции
++–3334	2×0,164 + (2×0,257) 2×1,02 2×5,49 12,85	10лет—сек6
4+	26,21 + (0,514)

  Водородный цикл разветвляется на 3 варианта. При достаточно больших концентрациях ⁴ He и T > (10 ¸ 15) млн К, в полном энерговыделении начинает преобладать др. ветвь рр-цикла, отличающаяся от приведённой в таблице 2 заменой реакции ³ He + ³ He на цепочку:

³ He + ⁴ He ® ⁷ Be + g, ⁷ Be + e^– ® ⁷ Li + g,

p + ⁷ Li ® 2⁴ He,

а при ещё более высоких Т — третья ветвь:

³ He + ⁴ He ® ⁷ Be + g, р + ⁷ Ве ® ⁸ В + g,

⁸ B ® ⁸ Be + e⁺ + n, ⁸ Be ® 2⁴ He.

  Для звёзд-гигантов с плотными выгоревшими (по содержанию Н) ядрами существенны гелиевый и неоновый циклы Т. р.; они протекают при значительно более высоких температурах и плотностях, чем рр- и CN-циклы. Основной реакцией гелиевого цикла, идущей, начиная с T » 200 млн К, является так называемый процесс Солпитера: 3⁴ He ® ¹² C + g₁ + g₂ + 7,3 Мэв (процесс не строго тройной, а двухступенчатый, идущий через промежуточное ядро ⁸ Be). Далее могут следовать реакции ¹² C +⁴ Не ® ¹⁶ O + g, ¹⁶ O + ⁴ He ® ²⁰ Ne + g; в этом состоит один из механизмов нуклеогенеза. Возможность процесса Солпитера, а тем самым и нуклеогенеза большинства элементов (предпосылка возникновения всех форм жизни!) связана с таким случайным обстоятельством, как большая «острота» резонанса в ядерной реакции 3⁴ Не ® ¹² С, обеспечиваемая наличием подходящего дискретного уровня энергии у ядра ⁸ Be.

  Если продукты реакций гелиевого цикла вступят в контакт с Н, то осуществляется неоновый (Ne—Na) цикл, в котором ядро ²⁰ Ne играет роль катализатора для процесса сгорания Н в Не. Последовательность реакций здесь вполне аналогична CN-циклу (табл. 3), только ядра ¹² C, ¹³ N, ¹³ C, ¹⁴ N, ¹⁵ O, ¹⁵ N заменяются соответственно ядрами²⁰ Ne, ²¹ Na, ²¹ Ne, ²² Na, ²³ Na, ²³ Mg.

Табл. 3. — Углеродный цикл

Реакция	Энерговыделение, Мэв	Среднее время реакции
1213	1,95	7лет
1313+	1,50(0,72)	мин
1314	7,54	6лет
1415	7,35	8лет
1515+	1,73 + (0,98)	сек
15124	4,96	5
4+	25,03 + (1,70)

  Мощность этого цикла как источника энергии невелика. Однако он, по-видимому, имеет большое значение для нуклеогенеза, так как одно из промежуточных ядер цикла (²¹ Ne) может служить источником нейтронов: ²¹ Ne + ⁴ He ® ²⁴ Mg + n (аналогичную роль может играть и ядро С, участвующее в CN-цикле). Последующий «цепной» захват нейтронов, чередующийся с процессами b^- -распада, является механизмом синтеза всё более тяжёлых ядер.

  Средняя интенсивность энерговыделения e в типичных звёздных Т. р. по земным масштабам ничтожна. Так, для Солнца (в среднем на 1 г солнечной массы)

. Это гораздо меньше, например, скорости энерговыделения в живом организме в процессе обмена веществ. Однако вследствие огромной массы Солнца (2×10³³ г ) полная излучаемая им мощность (4×10²⁶ вт ) чрезвычайно велика (она соответствует ежесекундному уменьшению массы Солнца на ~ 4 млн. т ) и даже ничтожной её доли достаточно, чтобы оказывать решающее влияние на энергетический баланс земной поверхности, жизни и т. д.

  Из-за колоссальных размеров и масс Солнца и звёзд в них идеально решается проблема удержания (в данном случае — гравитационного) и термоизоляции плазмы: Т. р. протекают в горячем ядре звезды, а теплоотдача происходит с удалённой и гораздо более холодной поверхности. Только поэтому звёзды могут эффективно генерировать энергию в таких медленных процессах, как рр- и CN-циклы (табл. 2 и 3). В земных условиях эти процессы практически неосуществимы; например, фундаментальная реакция   р + p ® D + е⁺ + n непосредственно вообще не наблюдалась.

  Т. р. в земных условиях. На Земле имеет смысл использовать лишь наиболее эффективные из Т. р., связанные с участием изотопов водорода D и Т. Подобные Т. р. в сравнительно крупных масштабах осуществлены пока только в испытательных взрывах термоядерных, или водородных бомб (см. Ядерное оружие ). Энергия, высвобождающаяся при взрыве такой бомбы (10²³ — 10²⁴ эрг ), превышает недельную выработку электроэнергии на всём земном шаре и сравнима с энергией землетрясений и ураганов. Вероятная схема реакций в термоядерной бомбе включает Т. р. 12, 7, 4 и 5 (табл. 1). В связи с термоядерными взрывами обсуждались и др. Т. р., например 16,14, 3.