File:Nuclear fusion common reactions.svg

Nederlands: Fusiereacties waarbij lichtere elementen (Z≤8) gevormd worden uit waterstof.

Links de drie stappen van de zgn. proton-protoncyclus: door de fusie van waterstof-1-deeltjes (protonen) ontstaat helium-4 (een alfadeeltje). Stap 1: twee protonen fuseren tot deuterium (waterstof-2), waarbij een positron (betastraling) en een foton (gammastraling) worden afgestoten. Stap 2: deuterium fuseert met een derde proton tot helium-3. Stap 3: twee helium-3-deeltjes fuseren tot helium-4, waarbij twee protonen worden afgestoten (samen een waterstofmolecuul H₂). De proton-protoncyclus volgt niet dezelfde stappen als de fusie waarmee direct na de Oerknal helium-4 gevormd werd. Het is wel het meest voorkomende proces waarmee sterren helium produceren.

Rechts drie stappen waarmee helium-4 tot koolstof en zuurstof fuseert. Stap 4: twee helium-4-deeltjes fuseren tot beryllium-8. Stap 5: een derde helium-4-deeltje fuseert met beryllium-8 tot koolstof-12. Stap 4 is endotherm en het product (beryllium-8) is zeer instabiel (het vervalt vrijwel onmiddellijk). Stap 5 daarentegen is sterk exotherm en levert een stabiel koolstofisotoop. De twee stappen vormen samen het triple-alfaproces. Ze verlopen alleen als in een ster zoveel helium is ontstaan, dat de kans op twee botsingen zeer kort na elkaar reëel wordt. Dat is alleen het geval in sterren die het einde van hun levenscyclus naderen (rode reus-stadium). Stap 6: een vierde helium-4-kern fuseert met koolstof tot zuurstof-16. Zodra het triple-alfaproces begint kunnen uit koolstof ook zwaardere elementen ontstaan door verdere botsingen met heliumdeeltjes. Verdere fusies houden pas op bij het element ijzer (Z=26). Omdat fusiereacties waarbij nog zwaardere elementen ontstaan endotherm zijn worden die elementen niet in beduidende mate gevormd. Dat kan pas bij nog hogere energie, zoals in een supernova.