Phản ứng nhiệt hạch là quá trình hợp nhất hai hạt nhân nguyên tử, tạo ra một hạt nhân nặng hơn cùng với năng lượng. Đây cũng là quá trình cung cấp năng lượng cho Mặt Trời, nơi các nguyên tử hydro hợp nhất thành nguyên tử heli dưới nhiệt độ và áp suất cực hạn.