Techniklexikon

CN-Zyklus

Kohlenstoff-Zyklus, Bethe-Weizsäcker-Zyklus, einer der Reaktionszyklen, die zur Energieerzeugung in Sternen beitragen. Dabei werden ein ¹²C-Kern und 4 Protonen über verschiedene Zwischenschritte in ein Alphateilchen und wieder ein ¹²C umgewandelt, und zwar gemäss der folgenden Reaktionskette:

a) ¹²C + p  ¹³N + g + 1,95 MeV,

b) b ⁺ -Zerfall: ¹³N  ¹³C + e ⁺  + n + 2,22 MeV,

c) ¹³C + p  ¹⁴N + g + 7,54 MeV,

d) ¹⁴N + p  ¹⁵O + g + 7,35 MeV,

e) b ⁺ -Zerfall: ¹⁵O  ¹⁵N + e ⁺  + n + 2,71 MeV,

f) ¹⁵N + p  ¹²C + ⁴He + 4,96 MeV.

In dieser Folge wirkt Kohlenstoff als Katalysator. Er wird zwar Änderungen unterworfen, aber nicht aufgebraucht, und erscheint im Endzustand wieder. Die dabei insgesamt freiwerdende Energie beträgt 26,7 MeV. Von dieser Energie heizen etwa 25 MeV den Stern auf, und der Rest wird von den Neutrinos davongetragen. Der CN-Zyklus dominiert in heissen Sternen, aber in kühleren, speziell der Sonne, ist der pp-Zyklus wichtiger.

Mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit tritt in Sternen der sog. CNO-Zyklus auf, bei dem durch die Reaktion ¹⁶O(p,g)¹⁷F, den nachfolgenden b ⁺ -Zerfall ¹⁷F  ¹⁷O + e ⁺  + n sowie der darauffolgenden Reaktion ¹⁷O(p,a)¹⁴N in den CN-Zyklus eingegriffen und zusätzlich ¹⁴N erzeugt wird.