アルファ反応(アルファはんのう、英: alpha process, alpha reactions)とは恒星の中で起きる核融合反応である。恒星の中でヘリウムを原料により重い元素が作られる核融合反応には2種類あるが、そのうちの1つがアルファ反応であり、他方がトリプルアルファ反応である。
トリプルアルファ反応はヘリウムのみで進行するが、アルファ反応が始まるには炭素が存在する必要がある。反応の一例を以下に示す。 C 12 + He 4 ⟶ O 16 + γ {\displaystyle {\ce {^{12}C\ + {}^{4}He -> {}^{16}O\ + \gamma}}} O 16 + He 4 ⟶ Ne 20 + γ {\displaystyle {\ce {^{16}O\ + {}^{4}He -> {}^{20}Ne\ + \gamma}}} Ne 20 + He 4 ⟶ Mg 24 + γ {\displaystyle {\ce {^{20}Ne\ + {}^{4}He -> {}^{24}Mg\ + \gamma}}}
全ての反応は反応速度が低く、恒星のエネルギー生産にはあまり寄与しない。特にネオンより重い元素 (原子番号 > 10) ではクーロン障壁の増大によりさらに起こりにくくなる。 アルファ元素(またはアルファ反応元素)とは、最も存在比の大きな同位体がヘリウムの原子核(アルファ粒子)の整数倍である元素である。アルファ元素はZが22以下である:(C, N), O, Ne, Mg, Si, S, Ar, Ca, Ti。これらの元素はII型超新星にいたる前のケイ素燃焼
アルファ元素
恒星中のアルファ元素の存在度はしばしば対数で表される。 [ α / F e ] = log 10 ( N α N F e ) S t a r − log 10 ( N α N F e ) S u n {\displaystyle [\alpha /\mathrm {Fe} ]=\log _{10}{\left({\frac {N_{\alpha }}{N_{\mathrm {Fe} }}}\right)_{\mathrm {Star} }}-\log _{10}{\left({\frac {N_{\alpha }}{N_{\mathrm {Fe} }}}\right)_{\mathrm {Sun} }}}
式中で N α {\displaystyle N_{\alpha }} および N F e {\displaystyle N_{\mathrm {Fe} }} は単位体積あたりのアルファ元素と鉄原子の数である。理論的な銀河の進化(en:Galaxy formation and evolution
)モデルによれば、宇宙の初期段階では鉄よりもアルファ元素が多かった。II型超新星は主に酸素とアルファ元素(Ne, Mg, Si, S, Ar, Ca, Ti)を合成し、Ia型超新星は鉄ピーク(en:iron peak)の元素(V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)を合成する。核子の放出
アルファ崩壊 (α)
中性子放出 (n)
陽子放出 (p)
自発核分裂 (SF)
核分裂反応
クラスタ崩壊
光崩壊
ベータ崩壊
ベータ崩壊 (β?)
電子捕獲 (ε)
陽電子放出 (β+)
二重ベータ崩壊 (β?β?)
二重電子捕獲 (εε)
核種不変の過程
ガンマ崩壊 (γ)
核異性体転移 (IT)
内部転換 (IC)
原子核融合
方式