Cykl protonowo-protonowy, zwany też reakcją protonowo-protonową, łańcuch reakcji termojądrowych, który jest głównym źródłem energii wypromieniowywanej przez Słońce i inne chłodne gwiazdy ciągu głównego. Inny ciąg reakcji termojądrowych, zwany cyklem węglowym, dostarcza znacznej części energii uwalnianej przez gorętsze gwiazdy.
W cyklu protonowo-protonowym cztery jądra wodoru (protony) łączą się w jedno jądro helu; 0,7 procent pierwotnej masy jest tracone głównie przez zamianę na energię cieplną, ale część energii ucieka w postaci neutrin (ν). Najpierw dwa jądra wodoru (1H) łączą się, tworząc jądro wodoru-2 (2H, deuter) z emisją dodatniego elektronu (e+, pozyton) i neutrina (ν). Następnie jądro wodoru-2 gwałtownie wychwytuje kolejny proton, tworząc jądro helu-3 (3He), emitując przy tym promieniowanie gamma (γ). W symbolach:
Od tego momentu łańcuch reakcji może przebiegać dowolną z kilku ścieżek, ale zawsze w jego wyniku powstaje jedno jądro helu-4, z emisją łącznie dwóch neutrin. Energia emitowanych neutrin jest różna dla różnych ścieżek. W najbardziej bezpośredniej kontynuacji dwa jądra helu-3 (wyprodukowane jak podano powyżej) tworzą jedno jądro helu-4 (4He, cząstka alfa) z uwolnieniem dwóch protonów,
Ścieżka, która produkuje najbardziej energetyczne neutrina wykorzystuje jądro helu-4 jako katalizator i cyklicznie przechodzi przez izotopy berylu i boru w stanach pośrednich. W symbolach:
Ta druga ścieżka występuje tylko w stosunkowo wysokich temperaturach i jest przedmiotem zainteresowania, ponieważ tak energetyczne neutrina zostały wykryte w zakrojonym na szeroką skalę eksperymencie wykorzystującym tetrachloroetylen jako medium detekcyjne. W innych eksperymentach wykryto neutrina pochodzące z reakcji o niższej temperaturze, w tym z początkowej reakcji proton-proton. Wskaźniki detekcji we wszystkich tych eksperymentach były mniejsze niż przewidywano teoretycznie. Uważa się, że jest to spowodowane tym, że neutrina elektronowe emitowane przez Słońce zmieniały się w neutrina mionowe lub taonowe przed dotarciem do detektorów, które były zoptymalizowane do wykrywania neutrin elektronowych. Porównaj cykl węglowy.