每呼吸一次，吸进的氧里有相当一部分是在恒星内部造的，骨头里的钙也是。太阳此刻正在做同一件事，每秒把约六亿吨氢变成氦，同时亏损约四百万吨质量，按 E=mc² 换成光。链条的第一步是两个质子硬碰硬——它们本该互相排斥。太阳能烧上一百亿年，恰恰因为这一步慢得出奇。
太阳核心约 1.57×10⁷ K，主要走质子—质子链，每次净反应把 4 个质子变成 1 个氦核，释放 26.73 MeV，占太阳能量约 99%。质量更大的恒星核心更热，碳氮氧循环取而代之，它的产率对温度敏感度约为 T²⁰，而质子链只有约 T⁴。
两个质子要先「隧穿」才能相遇
质子带正电，彼此排斥。按经典物理，太阳核心的温度根本不够让它们靠近到核力起作用的距离。
量子隧穿提供了通道：质子有一定概率穿过库仑势垒。概率很小，但粒子数极多，反应照样发生。
真正的瓶颈还不是隧穿，而是第一步的弱作用过程。两个质子碰在一起后，其中一个必须在中途变成中子，放出正电子和中微子。这一步的概率极低，太阳的寿命因此被拉长到百亿年量级。
质子链有三条分支，太阳主要走第一条
第一步生成氘，氘再抓一个质子变成氦-3。之后有几种走法。
两条氦-3 合并成氦-4，放出两个质子，这是 pp I，太阳八成的能量由此而来。
氦-3 也可以先与氦-4 合并成铍-7，再经锂-7 或硼-8 收尾，这就是 pp II 与 pp III。后两条分支占比小，却是高能中微子的主要来源。
碳氮氧循环把碳氮氧当催化剂
在更热的核心里，质子可以逐个附着到碳-12 上，经过氮-13、碳-13、氮-14、氧-15，最后回到碳-12，净效果仍是四个质子变成一个氦核。
碳、氮、氧在这个过程中不被消耗，只当催化剂。所以这套循环需要恒星在出生时就带有这些元素——第一代恒星几乎不含，走不了这条路。
温度敏感度是两条链最大的差别。质子链约按 T⁴ 变化，碳氮氧循环约按 T²⁰ 变化。核心温度高一点，后者的功率就暴涨，这让大质量星的核心燃烧更剧烈，也更容易出现对流。
中微子把核心的账本直接送到地球
核心的能量要十几万年才能传到表面，中微子却能直接穿出来，八分钟就到地球。
探测这些中微子，等于直接读核心的反应速率。pp 中微子数量最多，铍-7 与硼-8 中微子能量更高、更容易分辨。
1990 年代到 2000 年代，太阳中微子的测量值一度只有理论预言的三分之一。后来的实验证明中微子在途中发生了味振荡，理论本身没有错，缺的是中微子有质量这一环。
| 参数 | 数值 | 口径与来源 |
|---|---|---|
| 太阳中心温度 | 约 1.57×10⁷ K | 标准太阳模型 |
| 质子链净能量 | 26.73 MeV | 核物理测量 |
| 太阳质量亏损率 | 约 4×10⁹ kg/s | 由光度换算 |
| 质子链温度指数 | 约 T⁴ | 反应率拟合 |
| 碳氮氧循环温度指数 | 约 T²⁰ | 反应率拟合 |
| 太阳碳氮氧贡献 | 约 1% | 标准太阳模型 |
哪些是观测，哪些还是推断
常见问题
是核聚变，不是化学燃烧。四个氢核合成一个氦核，质量亏损约 0.7%，按质能关系变成能量。
因为核心温度更高。它的温度敏感度极高，在 1.5×10⁷ K 以上迅速超过质子链。
靠中微子振荡。三种味之间会互相转换，早期实验只测到电子中微子，加拿大 SNO 同时测了三种，总量与理论一致。
延伸阅读
- Bethe, H. A. 1939, Energy Production in Stars, Physical Review 55, 434
- Borexino Collaboration 2020, Experimental evidence of neutrinos produced in the CNO fusion cycle in the Sun, Nature 587, 577
- NASA 太阳物理学页面：太阳中微子（nasa.gov）