수소 원자와
수소 원자가 충돌하여
헬륨을 만드는 일련의
핵융합 과정을 의미한다. 좀더, 정확히는 원자가 아니라
원자핵끼리 충돌하는 것이다.
[1]우주를 구성하는 대부분의 원소는 수소이고, 이 수소가 모여서
항성이 된다. 항성이 스스로 빛을 내기 위한 가장 기본적인 과정이다.
[math(begin{aligned} {^1}{rm H} + {^1}{rm H} &= 2{rm p} + 2{rm e}^- \ &= {rm p} + overset{sf 약력}{overbrace{{rm n} + W^{+}}} + 2{rm e}^- \ &= {^2}{rm H} + overset{sf 쌍소멸}{overbrace{cancel{{rm e}^- + {rm e}^+}}} + nu_{rm{e}} + {sf energy}_{W^+} \ &= {^2}{rm H} + 2gamma + nu_{rm{e}} + {sf energy}_{W^+} + {sf energy}_{{rm e}^{pm}} end{aligned})]
두 개의 양성자(= 수소 원자핵)가 충돌하여 이 때 생성된
W+ 보손(
약력)에 의해
중수소원자핵이 만들어지며,
양전자와
중성미자가 부산물로 튀어나온다(
베타 붕괴). 그리고, 양전자는 다시
전자와 충돌하여
쌍소멸하고 또다시 에너지를 발산한다. 이 때
광자가 생성되어
감마선의 형태로 방출된다.
주계열성에 들어가기 위한 최소한의 조건이다. 즉, 항성중에 가장 작은
적색왜성도 이 핵융합 반응을 스스로의 중력만으로 일으킬 수 있다는 의미이다.
[math({^2}{rm H} + {^1}{rm H} = {^3}{rm He} + gamma + {sf energy})]
중수소 원자핵과 수소 원자핵이 충돌하여
헬륨 동위원소인 '헬륨-3' ([math({^3}{rm He})])가 만들어 진다.
참고로 이 과정에서 필요한 온도는 스텝 1보다 더 낮은 온도에서 가능하다. 그래서
항성이 되기에는 크기가 작은
갈색왜성은 가지고 있는 극소량의 중수소를 이용해서 핵융합이 가능은 하다. 목성 질량의 13배 이상이 기준선이며 이보다 크면 갈색왜성, 이보다 작으면
준갈색왜성(또는 큰 행성)으로 분류한다.
[math({^3}{rm He} + {^3}{rm He} = {^4}{rm He} + 2{^1}{rm H} + {sf energy})]
2개의 헬륨-3 가 충돌하여
헬륨-4 를 만들고, 2개의 양성자가 튀어나오는 과정이다.
헬륨-3 와 헬륨-4가 충돌하여
베릴륨,
리튬을 거쳐 2개의
헬륨-4 가 되는 과정이다. 이를 '리튬 연소'과정이라고도 부른다.
이 또한 수소 핵융합 보다는 낮은 온도에서 가능하기에, 목성 질량의 65배 이상인
갈색왜성은 리튬을 이용한 핵융합이 발생한다.