Ydinsynteesi
Ydinsynteesi eli nukleosynteesi on tapahtuma, jossa uusi atomiydin muodostuu olemassa olevista vapaista nukleoneista eli protoneista ja neutroneista. Ensimmäiset nukleonit syntyivät alkuräjähdyksessä gluonien avulla, kun maailmankaikkeuden lämpötila oli laskenut alle kymmenen miljoonan celsiusasteen lämpötilaan. Suurin osa nukleosynteeseistä tapahtuu tähdissä, jotka ovat tuottaneet ja tuottavat edelleen kaikki heliumia raskaammat alkuaineet.
Tähti
Pääsarjavaiheessa olevan tähden energianlähde on ytimessä tapahtuva vedyn fuusioiminen heliumiksi. Reaktiossa syntynyt energia ilmenee näkyvänä valona ja muuna säteilynä, ja sen tapahtuessa tähti menettää hiljalleen pieniä määriä massastaan Einsteinin kuuluisan yhtälön E=mc mukaisesti. Auringon kaltaisissa ja pienemmissä tähdissä hallitseva fuusioreaktion tyyppi on protoni-protoni-ketju, jossa neljä vety-ydintä fuusioituu heliumytimeksi. Aurinkoa vähintään 1,5 kertaa suuremmissa tähdissä hallitseva tyyppi on hiilisykli, jossa käytetään katalyytteinä hiili- happi- ja typpiytimiä.