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
Auringon kaltaisissa tähdissä energian tuotanto perustuu protoni-protoni-ketju -nimiseen fuusioreaktioiden sarjaan. Sarjassa neljä vetyatomin ydintä eli protonia fuusioituu kuvan mukaisesti kaksi neutronia ja kaksi protonia sisältäväksi heliumatomin ytimeksi. Reaktiossa vapautuu energiaa, sillä syntyneen heliumytimen massa on hieman pienempi kuin neljän protonin massa: ”kadonnut” massa on muuttunut energiaksi Einsteinin kuuluisan yhtälön E=mc mukaisesti. Osassa törmäyksistä vapautuu energiaa säteilynä, osassa syntyy neutriinoita ja osassa taas positroneja sähkövarauksen säilyttämiseksi. Positronit kuitenkin muuttuvat välittömästi säteilyksi, sillä ne annihiloituvat kohdatessaan vapaan elektronin.