質子-質子鏈反應
原子核-內部結構模型圖 通常，質子-質子熔合反應只有在溫度（即動能）高到足以克服它們相互之間的庫倫斥力時才能進行。質子-質子反應是太陽和其它恆星燃燒產生能量來源的理論，是在1920年代由亞瑟·史坦利·艾丁頓主張和提出基本原則的。當時，太陽的溫度被認為太低，以至於不足以克服庫倫障壁。直到量子力學發展之後，發現質子可以經由波函式的隧道，穿過排斥障礙而在比傳統預測為低的溫度下進行融合反應。
pp鏈反應
β衰變-內部結構模型圖 上表註解: 強子(夸克)與輕子的大統一：
一.v中微子與u上夸克互為轉換,e-電子與d下夸克互為轉換。
v-反中微子與u-反上夸克互為轉換,e+正電子與d-反下夸克互為轉換。
e-電子(上表1號)加v-反微中子(上表2號),合成W-弱玻色子-易衰變逃逸
《W-弱玻色子-衰變逃逸,即中子衰變為質子(β-衰變);W-弱玻色子-疊加壓回,即質子衰變回中子(β+衰變能量需大於1.022MeV)》
(見上表n中子第一族1號及2號夸克)
1H + 1H → 2H + e+ + νe
在這個階段中釋放出的中微子帶有 0.42MeV的能量。
第一個步驟進行的非常緩慢，因為它依賴的吸熱的β正電子衰變，需要吸收能量，將一個質子轉變成中子。事實上，這是整個反應的瓶頸，一顆質子平均要等待 109年才能融合成氘。
正電子立刻就和 電子湮滅，它們的質量轉換成兩個γ射線的 光子被帶走。
e+ + e− → 2γ （它們的能量為 1.02MeV）
在這之後，氘先和另一個氫原子融合成較輕的氦同位素，3He：
2H + 1H → 3He + γ （能量為 5.49 MeV）
然後有 三種可能的路徑來形成氦的同位素4He。在pp1分支，氦-4由兩個氦-3融合而成；在pp2和PP3分支，氦-3先和一個已經存在的氦-4融合成鈹。 在太陽，pp1最為頻繁，占了86%，pp2占14%，pp3隻有0.11%。還有一種是極端罕見的pp4分支。
pp1分支
3He +3He → 4He + 1H + 1H + 12.86 MeV完整的pp1鏈反應是放出的淨能量為 26.7MeV。 pp1分支主要發生在 一千萬至一千四百萬K的溫度，當溫度低於一千萬K時，質子-質子鏈反應就不能製造出4He。
pp2分支
3He + 4He → 7Be + γ7Be + e− → 7Li + νe
7Li + 1H → 4He + 4He
pp2分支主要發生在 一千四百萬至二千三百萬K的溫度。
90%的在7Be(e−,νe)7Li*的反應中產生的中微子，90%帶有 0.861MeV的能量，剩餘的10%帶有 0.383 MeV的能量（依據鋰-7是在基態還是激發態而定）。
pp3分支
3He + 4He → 7Be + γ7Be + 1H → 8B + γ
8B → 8Be + e+ + νe
8Be ↔ 4He + 4He
pp3鏈反應發生在 二千三百萬K以上的溫度。
pp3鏈雖然不是太陽主要的能量來源（只占0.11%），但在太陽中微子問題上非常重要，因為它產生的中微子能量是非常高的（高達 14.06 MeV）。
pp4或Hep
雖然預測上有這種反應，但因為 極為罕見（在太陽中只占千萬分之三的量），因此從未曾在太陽中被觀測到。在此種反應中，氦-3直接和質子作用成為氦-4，可以產生能量更高的中微子（高達 18.8 MeV）。3He + 1H → 4He + νe + e+
能量釋放
比較最後產生的氦-4和4個質子的質量，顯示少了0.007或是0.7%的質量。這些質量被轉換成了能量，在各自的反應中以γ射線和中微子的形式釋放出去。在一個完整的反應鏈可以得到 26.73MeV的能量。只有以γ射線釋放的能量會和電子與質子作用來加熱太陽的內部。這些熱量支撐著太陽使它不至於因為本身的重量而崩潰。
中微子不會與一般的物質發生互動作用，而且不會支持太陽去對抗本身的重力崩潰。中微子在pp1、pp2和pp3鏈分別帶走2.0%、4.0%和28.3%的能量。
pep反應
氘也能經由罕見的 pep（ 質子-電子-質子）反應（電子捕獲）產生：1H + e− + 1H → 2H + νe
在太陽，pep反應和pp反應的比率是 1：400，但是pep反應產生的中微子擁有更高的能量：在pp反應的第一步產生的中微子能量是 0.42MeV，而pep反應產生的中微子譜線能量集中在 1.44MeV。
pep和pp反應可以被看成是相同的基本互動作用，以兩種不同的費曼表示。此處電子穿越到反應的右邊成為一個反電子，這在右圖中表示的是恆星內的質子-質子和電子捕獲鏈反應。
