Соединение протонов в термоядерных реакциях происходит в несколько этапов, которые называют протон-протонным циклом: 25

1. Два протона с энергиями, которых хватает для преодоления кулоновского барьера, сливаются, образуя дейтрон, позитрон и электронное нейтрино. 25
2. Образовавшийся на первом этапе дейтрон сливается с ещё одним протоном, в результате чего образуется изотоп гелий-3. 2
3. Два атома гелия-3 сливаются, образуя конечный продукт — гелий-4, при этом высвобождаются два протона. 25

Эта последовательность реакций происходит в недрах звёзд, где концентрация водорода очень высока. 4

Протонам подойти друг к другу на малое расстояние мешает кулоновское отталкивание зарядов одного знака. 4 Чтобы процесс состоялся, нужно обеспечить нуклонам (частицам, участвующим в синтезе) необходимое количество тепла (энергии) и высокое давление. 2