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Bei diesem Zyklus reagieren zwei Protonen unmittelbar miteinander und bilden Deuterium, das sich mit einem weiteren Proton zu Helium vereinigt. Das ist noch nicht das normale Heliumisotop, sondern ein Ispotop mit nur 3 statt 4 Kernteilchen (1 Neutron weniger). Je zwei solcher Kerne vereinigen sich dann zu einem Heliumatom unter Abgabe von 2 Protonen, die erneut in den Zyklus hineingesteckt werden können. Die gesamte Energieabgabe beträgt hier 26 MeV oder 4,2·10-12J. Der Prozeß geht aber noch langsamer vor sich. Der erste Schritt, die unmittelbare Vereinigung von 2 Protonen, beträgt im Mittel 14 Milliarden Jahre. Der zweite Schritt dauert nur 6 Sekunden der dritte 1 Million Jahre.
Welcher der beiden Zyklen der ergibiegere ist hängt von der Temperatur ab. Bereits ab 5 Millionen Kelvin ist der Proton-Proton Zyklus wirksam. Bei etwa 15 Millionen K hat ihn der Bethe-Weizsäcker-Zyklus eingeholt und bei einer Temperatur von über 15 Millionen Kelvin überwiegt die Energieausbeute des Bethe-Weizsäcker-Zyklus.
Unsere Sonne verwandelt pro Sekunde 4,2 Millionen Tonnen Masse in Energie. In den 4,5 Milliarden Jahren, die die Sonne nun schon existiert, hat sich dieser Massenverlust erst auf drei Promille der Gesamtmasse aufsummiert.
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