93 Energieerzeugung im Inneren der Sonne 17 Abb. 17.4). Hat die Welle beim Austritt noch eine von null verschiedene Amplitude, so bedeutet das, dass das Proton mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit den Potenzialwall durchdrungen, die Fusion der beiden Protonen also stattgefunden hat. Ist diese Wahrscheinlichkeit nach dem Durchdringen der Barriere an einer bestimmten Stelle, d. h. für eine bestimmte Dicke des Potenzialwalls, etwa gleich einem Hundertstel der Eintrittswahrscheinlichkeit, so heißt das, dass im statistischen Mittel jedes hundertste Proton den Potenzialwall an dieser Stelle überwindet. Der Tunneleffekt bewirkt, dass die Fusion von Wasserstoff zu Helium schon ab etwa 5 · 106 K anzulaufen beginnt und damit die Bedingungen im Zentrum der Sonne so sind, dass diese Fusion möglich ist. 17.3.7 Fusionsprozesse Die Fusion im Sonnenzentrum indet fast ausschließlich statt durch die sogenannte Proton-Proton-Reaktion: Proton-Proton-Reaktion (p-p-Reaktion) H1 + H1 Æ H2 + e+ + ν + 0,42 MeV H2 + H1 Æ He3 + γ + 5,49 MeV He3 + He3 Æ He4 + 2 · H1 + 12,86 MeV e+: Positron, also Antiteilchen des Elektrons e– ν : Neutrino γ : Gammaquant Aus Abb. 17.5 ist ersichtlich, dass effektiv folgender Prozess abgelaufen ist: 4 · H1 → He4 + 2 · e+ + 2 · γ + 2 · ν + 24,7 MeV Die frei werdende Energie ist zunächst als kinetische Energie der entstehenden Teilchen und als Strahlungsenergie vorhanden. Nur die beiden Neutrinos verlassen ungehindert die Sonne, wobei sie im Mittel 2 · 0,26 MeV mitnehmen. Im Bereich von 1,6 · 107 K bis 5 · 107 K wird die Fusionsenergie im Wesentlichen durch den CNO-Zyklus geliefert. Dieser Zyklus wurde 1938 durch Hans Albrecht Bethe (1906 – 2005) in den USA und Carl Friedrich von Weizsäcker (1912 – 2007) in Deutschland unabhängig voneinander gefunden (Abb. 17.6): Bethe-Weizsäcker-Zyklus (CNO-Zyklus) C12 + H1 Æ N13 + γ + 1,95 MeV N13 Æ C13 + e+ + ν + 1,37 MeV C13 + H1 Æ N14 + γ + 7,54 MeV N14 + H1 Æ O15 + γ + 7,35 MeV O15 Æ N15 + e+ + ν + 1,86 MeV N15 + H1 Æ C12 + He4 + 4,96 MeV Ein Blick auf Abb. 17.6 ergibt sofort, dass auch hier wieder effektiv die Umwandlung stattgefunden hat wie beim p-p-Zyklus. Die beiden Neutrinos entführen jetzt allerdings etwas mehr Energie. Es verbleiben beim CNO-Zyklus noch 24,0 MeV. Abb. 17.5 E Proton-Proton-Reaktion. Dargestellt sind zwei parallel ablaufende Prozesse, die jeweils zur Fusion von He3 führen. Abb. 17.6 E Bethe-Weizsäcker-Zyklus Positron Neutrino He4 He3 p p p p p H2 H2 Positron Neutrino p He3γ γ He4 N15 O15 N13 N14 C12 C13 p p p p Positron Positron Neutrino Neutrino γ γ γ N u r zu P rü fz w e c k e n E ig e tu m d e s C .C . B u c h n e r V e rl a g s