Ciclo próton-proton, também chamado Reação próton-proton, cadeia de reações termonucleares que é a principal fonte da energia irradiada pelo Sol e outras estrelas de seqüência principal frias. Outra seqüência de reações termonucleares, chamada ciclo do carbono, fornece grande parte da energia liberada pelas estrelas mais quentes.
Em um ciclo próton-protões, quatro núcleos de hidrogênio (prótons) são combinados para formar um núcleo de hélio; 0,7% da massa original é perdida principalmente pela conversão em energia térmica, mas alguma energia escapa na forma de neutrinos (ν). Primeiro, dois núcleos de hidrogênio (1H) combinam-se para formar um núcleo de hidrogênio-2 (2H, deutério) com a emissão de um elétron positivo (e+, positron) e um neutrino (ν). O núcleo de hidrogênio-2 captura então rapidamente outro próton para formar um núcleo de hélio-3 (3He), enquanto emite um raio gama (γ). Em símbolos:
A partir deste ponto a cadeia de reação pode seguir qualquer um dos vários caminhos, mas sempre resulta em um núcleo de hélio-4, com a emissão de dois neutrinos no total. A energia dos neutrinos emitidos é diferente para os diferentes caminhos. Na continuação mais direta, dois núcleos de hélio-3 (produzidos como indicado acima) formam um núcleo de hélio-4 (4He, partícula alfa) com a liberação de dois prótons,
O caminho que produz os neutrinos mais energéticos utiliza um núcleo de hélio-4 como catalisador e cicla através de isótopos de berílio e boro em estados intermediários. Em símbolos:
Este último caminho ocorre apenas a temperaturas relativamente altas e é de interesse porque tais neutrinos energéticos foram detectados num experimento em larga escala utilizando o tetracloroetileno como meio de detecção. Outros experimentos detectaram neutrinos de reações a temperaturas mais baixas, incluindo a reação inicial protão-protão. As taxas de detecção em todos estes experimentos foram menores do que o teoricamente previsto. Pensa-se que isto se deve ao facto de os neutrões de electrões emitidos pelo Sol terem mudado para muon-neutrinos ou tau-neutrinos antes de chegarem aos detectores, que foram optimizados para detectar os neutrões de electrões. Compare o ciclo do carbono.