As reações entre as partículas do núcleo atômico ocorrem somente com a conservação de algumas magnitudes quânticas, como, por exemplo, a carga elétrica, o número bariônico e o número leptônico. Na reação descrita a seguir, que não viola nenhuma das leis da conservação, o píon negativo, que é uma partícula instável e formada por um quark down e um antiquark \(up(d\overline{u})\) interage com o próton, formando um nêutron e um píon sem carga:

\(p + \pi^{-} \to n + \pi^{0}\)

O píon sem carga pode ser representado, em função dos seus componentes, pelos quarks

Em 1967, o alemão Hans Albrecht Bethe ganhou o prêmio Nobel de Física pelo seu trabalho que explica como a fusão nuclear pode produzir a energia que faz as estrelas brilharem. Ele descobriu alguns processos relacionados a essa geração; um deles é o ciclo CNO (carbono – nitrogênio – oxigênio), válido para estrelas maiores e o ciclo próton – próton (p-p), para estrelas menores, como o Sol. Resumidamente, o ciclo p-p para o Sol resulta na combinação de quatro prótons com dois elétrons, formando uma partícula alfa, dois neutrinos e seis raios gama, conforme a equação a seguir:

\(4 \, ^{1}\text{H} + 2\text{e}^{-} \to \, ^{4}\text{He} + 2\nu + 6\gamma\)

Ao calcular a diferença de massa ∆m dessa reação, encontra-se 4,8 × 10^–29 kg. Sabendo-se que c = 3 × 10⁸ m/s, essa massa equivale a uma energia liberada que está na ordem de