Proton-protonový cyklus, též proton-protonová reakce, řetězec termonukleárních reakcí, který je hlavním zdrojem energie vyzařované Sluncem a dalšími chladnými hvězdami hlavní posloupnosti. Jiná posloupnost termonukleárních reakcí, nazývaná uhlíkový cyklus, poskytuje velkou část energie uvolňované horkými hvězdami.
V proton-protonovém cyklu se čtyři jádra vodíku (protony) spojí v jedno jádro helia; 0,7 % původní hmotnosti se ztratí převážně přeměnou na tepelnou energii, ale část energie unikne ve formě neutrin (ν). Nejprve se dvě jádra vodíku (1H) spojí za vzniku jádra vodíku-2 (2H, deuterium) s emisí kladného elektronu (e+, pozitron) a neutrina (ν). Jádro vodíku-2 pak rychle zachytí další proton a vytvoří jádro helia-3 (3He), přičemž vyzáří záření gama (γ). V symbolech:
Od tohoto bodu může řetězec reakce probíhat po kterékoli z několika cest, ale vždy je jeho výsledkem jedno jádro helia-4 s emisí celkem dvou neutrin. Energie emitovaných neutrin se pro různé cesty liší. Při nejpřímějším pokračování vzniká ze dvou jader helia-3 (vyrobených výše uvedeným způsobem) jedno jádro helia-4 (4He, částice alfa) s uvolněním dvou protonů,
Cesta, při níž vznikají nejenergetičtější neutrina, využívá jádro helia-4 jako katalyzátor a cyklicky prochází izotopy berylia a boru v mezistavu. V symbolech:
Druhá cesta probíhá pouze při relativně vysokých teplotách a je zajímavá, protože takováto energetická neutrina byla detekována ve velkém experimentu s použitím tetrachlorethylenu jako detekčního média. Jiné experimenty detekovaly neutrina z reakcí při nižších teplotách, včetně počáteční proton-protonové reakce. Míra detekce ve všech těchto experimentech byla menší, než se teoreticky předpokládalo. Předpokládá se, že tomu tak bylo proto, že elektronová neutrina emitovaná Sluncem se před dosažením detektorů, které byly optimalizovány pro detekci elektronových neutrin, změnila na mionová neutrina nebo tauonová neutrina. Srovnej uhlíkový cyklus.