Cycle proton-proton, aussi appelé Réaction proton-proton, chaîne de réactions thermonucléaires qui est la principale source de l’énergie rayonnée par le Soleil et d’autres étoiles froides de la séquence principale. Une autre séquence de réactions thermonucléaires, appelée cycle du carbone, fournit une grande partie de l’énergie libérée par les étoiles plus chaudes.
Dans un cycle proton-proton, quatre noyaux d’hydrogène (protons) sont combinés pour former un noyau d’hélium ; 0,7 % de la masse initiale est perdue principalement par conversion en énergie thermique, mais une partie de l’énergie s’échappe sous forme de neutrinos (ν). D’abord, deux noyaux d’hydrogène (1H) se combinent pour former un noyau d’hydrogène-2 (2H, deutérium) avec l’émission d’un électron positif (e+, positron) et d’un neutrino (ν). Le noyau d’hydrogène-2 capture ensuite rapidement un autre proton pour former un noyau d’hélium-3 (3He), tout en émettant un rayon gamma (γ). En symboles:
À partir de ce point, la chaîne de réaction peut suivre plusieurs chemins, mais elle aboutit toujours à un noyau d’hélium-4, avec l’émission de deux neutrinos au total. L’énergie des neutrinos émis est différente pour les différents chemins. Dans la suite la plus directe, deux noyaux d’hélium-3 (produits comme indiqué ci-dessus) forment un noyau d’hélium-4 (4He, particule alpha) avec libération de deux protons,
La voie qui produit les neutrinos les plus énergétiques utilise un noyau d’hélium-4 comme catalyseur et passe par des isotopes de béryllium et de bore aux états intermédiaires. Dans les symboles :
Cette dernière voie ne se produit qu’à des températures relativement élevées et présente un intérêt car des neutrinos aussi énergétiques ont été détectés dans une expérience à grande échelle utilisant le tétrachloroéthylène comme milieu de détection. D’autres expériences ont détecté des neutrinos provenant de réactions à plus basse température, y compris la réaction initiale proton-proton. Les taux de détection dans toutes ces expériences étaient inférieurs à ceux prévus par la théorie. On pense que cela est dû au fait que les électrons-neutrinos émis par le Soleil se sont transformés en muons-neutrinos ou en tau-neutrinos avant d’atteindre les détecteurs, qui étaient optimisés pour détecter les électrons-neutrinos. Comparez le cycle du carbone.