Der BETHE-WEIZSÄCKER- oder CNO-Zyklus (nach den Elementen Kohlenstoff-Stickstoff-Sauerstoff, die als "Katalysator" wirken) wurde zwischen 1937 und 1939 von den Physikern Hans BETHE (1906 - 2005) und Carl Friedrich von WEIZSÄCKER (1912 - 2007) entdeckt. Der Der BETHE-WEIZSÄCKER-Zyklus ist neben der Proton-Proton-I-Kette die zweite Fusionsreaktionen, durch die Sterne Wasserstoff in Helium umwandeln.
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Dabei laufen folgende Kernreaktion ab:\[ \begin{array}{} {}^{12}{\mathrm{C}} + {}^1{\mathrm{H}} \rightarrow {}^{13}\mathrm{N} + \gamma +1{,}95\,\rm{MeV}\\ \, \\ {}^{13}\mathrm{N} \rightarrow {}^{13}\mathrm{C} + \mathrm{e}^+ + \nu_\mathrm{e}+1{,}37\,\rm{MeV} \\ \, \\ {}^{13}\mathrm{C} + {}^1{\mathrm{H}} \rightarrow {}^{14}\mathrm{N} + \gamma +7{,}54\,\rm{MeV} \\ \, \\ {}^{14}\mathrm{N} + {}^1{\mathrm{H}} \rightarrow {}^{15}\mathrm{O} + \gamma+7{,}35\,\rm{MeV} \\ \, \\ {}^{15}\mathrm{O} \rightarrow {}^{15}\mathrm{N} + \mathrm{e}^+ + \nu_\mathrm{e} +1{,}86\,\rm{MeV}\\ \, \\ {}^{15}\mathrm{N} + {}^1{\mathrm{H}} \rightarrow {}^{12}{\mathrm{C}} + {}^{4}{\mathrm{He}}+4{,}96\,\rm{MeV} \end{array} \]
Die Energiebilanz ist dieselbe wie bei der p-p-I-Kette, nämlich \(26{,}7\,\rm{MeV}\) pro Durchlauf.
Die Proton-Proton-Kette spielt vor allem bei Sternen mit Größen bis zur Masse der Sonne eine Rolle. Der BETHE-WEIZSÄCKER ist hingegen in schwereren Sternen die vorherrschende Energiequelle.
Der BETHE-WEIZSÄCKER-Zyklus läuft erst ab Temperaturen über 14 Millionen Kelvin mit genügender Häufigkeit ab und ist ab 30 Millionen Kelvin vorherrschend.
Der BETHE-WEIZSÄCKER-Zyklus setzt das Vorhandensein einer gewissen Menge an Kohlenstoff C-12 voraus. Da beim Urknall vermutlich kein Kohlenstoff entstehen konnte, war es den Sternen der ersten Generation anfangs unmöglich, Energie auf diese Art zu erzeugen.