3.1. Die pp-Reaktion

Die Proton-Proton-Reaktion ist im Inneren masseärmerer Sterne der dominierende Mechanismus zur Energieumwandlung. Dagegen erfolgen im Laufe der Entwicklung von massereicheren Sternen (>1,5 Sonnenmassen) weitere, von den in ihnen herrschenden Temperaturen abhängige Kernreaktionen (siehe unter anderem CNO-Zyklus, Folgereaktionen: 3-alpha-Prozeß - C-Prozeß...).

Wird im Zentrum eines 'masseärmeren' Sterns eine Temperatur von ca. 5000000 °K überschritten, so zünden die ersten atomaren Kernprozesse, die pp-Reaktion setzt in mehreren Stufen ein (der Stern befindet sich im Hauptreihenstadium). Zwei Protonen (Wasserstoffkerne) reagieren miteinander, das Ergebnis ist Deuterium. Aus einem Proton entsteht ein Neutron, ein Positron und ein nahezu masseloses Neutrino. Die Folgereaktionen können unterschiedlich ausfallen. Im allgemeinen finden folgende Reaktionen statt: Deuterium tritt unter Aussendung von Gammastrahlung (Photonen) mit einem weiteren Proton zu Helium 3 zusammen. Zwei Helium 3-Kerne vereinigen sich zu Helium 4 (elementar) , zwei Protonen werden frei.  In Form von Gleichungen wird dieser Prozeß wie folgt wiedergegeben:

1H + 1H -> ²D + e+ + v + 1,44 MeV
²D + 1H -> ³He + y + 5,49 MeV
2 ³He -> 4He + 2 1H + 12,85 MeV
 

Die ablaufenden Reaktionen werden als thermonukleare Fusionen, die in der Vereinigung leichter Kerne zu einem schwereren begründet liegen, beschrieben. Ihre Ursache besteht in der kinetischen Energie der ungeordneten thermischen Bewegung im Inneren des Sterns. Um die zwischen den Protonen wirkenden Abstoßungskräfte (Coulomb-Kräfte) zu überwinden, reicht die mittlere kinetische Energie zwar nicht aus, trotzdem treten infolge der Geschwindigkeitsverteilung der Teilchen (basierend auf der Maxwell-Verteilung) und des Tunneleffektes Kernreaktionen ein. Die dabei freiwerdende Energie (siehe auch Massedefekt nach Einstein) äußert sich in der kinetischen Energie entstehender Teilchen oder in Form von Strahlungenergie, die in thermische Energie umgewandelt wird. Aufgrund der den Stern mit einer Energie von 0,26 MeV verlassenden Neutrinos und dadurch, daß eine Verdoppelung und der ersten beiden Reaktionen vonnöten ist, damit die dritte bestehen kann, ergibt sich folgende Energiebilanz: 26,2 MeV = 4,2 * 10-12 J pro Heliumkern.

siehe unter anderem Massedefekt

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