He-égés

A H-He fúziónál sokkal bonyolultabb folyamat a He-égés. Ezt szokás 3$\alpha$-folyamatnak is nevezni, mivel három db. He-mag ($\alpha$-részecske) kell hozzá. A reakció lépései a következőek:

$^4$He + $^4$He	$\rightarrow$	$^8$Be
$^8$Be + $^4$He	$\rightarrow$	$^{12}{\it C}^\ast$
$^{12}{\it C}^\ast$	$\rightarrow$	$^{12}$C + $\gamma$

A reakció bonyolultságát egyrészt az okozza, hogy az első lépésben keletkező $^8$Be radioaktív, rendkívül gyorsan, $10^{-16}$ s felezési idővel visszabomlik két $^4$He maggá. Ezért a második lépés bekövetkezéséhez az kell, hogy az újabb $^4$He maggal történő ütközés ezen rövid időtartamon belül történjen meg. A másik nehezség az, hogy a második lépésben keletkező $^{12}{\it C}^\ast$ a $^{12}$C egy speciális gerjesztett állapota, amelyből $\gamma$-foton kibocsátásával a $^{12}$C-mag képes stabil alapállapotba kerülni. A gerjesztett állapotú $^{12}{\it C}^\ast$ keltése egy rezonáns magreakció, ennélfogva az egész folyamat nagyon érzékenyen függ a hőmérséklettől. (1.64) alapján a hőmérsékletfüggés exponense $\nu_{3\alpha} = 4,4/T_9 - 3$, ahol $T_9$ a hőmérséklet $10^9$ K egységekben. A három He-mag együttes ütközésének feltétele miatt a sűrűségtől való függés is erősebb, mint azoké a folyamatoké, amelyekben két mag ütközik, a sűrűségfüggés kitevője $\lambda = 2$. A $3 \alpha$-folyamat beindulásához kb. $\rho \sim 10^6$ g/cm$^3$ és $T \sim 10^8$ K hőmérséklet szükséges. A hőmérsékletfüggés kitevőjének értéke ekkor $\nu \approx 40$. A $3 \alpha$-folyamat tehát sokkal erősebben függ a hőmérséklettől, mint akármelyik H-He fúziós folyamat.

A He-C fúzió egy ciklusa 7,27 MeV energiát termel, ez kb. negyede a H-He fúzió energiahozamának. A tömegegységre jutó energiakeltési ráta összevetésekor ez az arány még rosszabb, kb. 0,1 (mivel a $3 \alpha$-folyamathoz több tömeg kell). A He-C fúzió tehát tizedakkora hatásfokú, mint a H-He fúzió. Ahhoz tehát, hogy a csillagok egyensúlya fennmaradjon, a He-égésnek sokkal gyorsabban kell végbemennie, mint a H-He fúziónak.