Ciclo protone-protone, chiamato anche reazione protone-protone, catena di reazioni termonucleari che è la fonte principale dell’energia irradiata dal Sole e da altre stelle fredde della sequenza principale. Un’altra sequenza di reazioni termonucleari, chiamata ciclo del carbonio, fornisce gran parte dell’energia rilasciata dalle stelle più calde.
In un ciclo protone-protone, quattro nuclei di idrogeno (protoni) si combinano per formare un nucleo di elio; lo 0,7% della massa originale viene perso principalmente per conversione in energia termica, ma una parte di energia sfugge sotto forma di neutrini (ν). Prima, due nuclei di idrogeno (1H) si combinano per formare un nucleo di idrogeno-2 (2H, deuterio) con l’emissione di un elettrone positivo (e+, positrone) e un neutrino (ν). Il nucleo di idrogeno-2 cattura poi rapidamente un altro protone per formare un nucleo di elio-3 (3He), mentre emette un raggio gamma (γ). In simboli:
Da questo punto la catena di reazione può seguire uno qualsiasi dei diversi percorsi, ma dà sempre come risultato un nucleo di elio-4, con l’emissione di due neutrini in totale. L’energia dei neutrini emessi è diversa per i diversi percorsi. Nella continuazione più diretta, due nuclei di elio-3 (prodotti come indicato sopra) formano un nucleo di elio-4 (4He, particella alfa) con il rilascio di due protoni,
Il percorso che produce i neutrini più energetici usa un nucleo di elio-4 come catalizzatore e cicla attraverso isotopi di berillio e boro a stati intermedi. In simboli:
Quest’ultimo percorso si verifica solo a temperature relativamente alte ed è interessante perché tali neutrini energetici sono stati rilevati in un esperimento su larga scala utilizzando il tetracloroetilene come mezzo di rilevazione. Altri esperimenti hanno rilevato neutrini da reazioni a bassa temperatura, compresa la reazione iniziale protone-protone. I tassi di rilevazione in tutti questi esperimenti erano più piccoli di quelli previsti teoricamente. Si pensa che ciò sia dovuto al fatto che gli elettroni-neutrini emessi dal Sole si sono trasformati in muoni-neutrini o tau-neutrini prima di raggiungere i rivelatori, che erano ottimizzati per rilevare gli elettroni-neutrini. Confronta il ciclo del carbonio.