Процесс Хойла — это ядерная реакция в звёздах, в результате которой из трёх ядер гелия-4 образуется углерод-12.В 1954 году Фред Хойл, размышляя о происхождении элементов, осознал, что прямое слияние трёх альфа-частиц слишком маловероятно, чтобы объяснить обилие углерода. Он выдвинул смелую идею: у ядра углерода-12 должно существовать особое возбуждённое состояние с энергией около 7,65 МэВ, которое служит «резонансным мостиком». Благодаря этому резонансу вероятность реакции резко возрастает, и углерод синтезируется в наблюдаемых количествах. В 1957 году физики-ядерщики подтвердили существование этого состояния с удивительной точностью.
Фред Хойл в 1954 году, строя теорию звёздного нуклеосинтеза, пришёл к выводу, что для наработки углерода необходим резонансный уровень в ¹²C. Он оценил его энергию и убедил экспериментатора Уильяма Фаулера провести измерения. В 1957 году в Келлогской лаборатории Калифорнийского технологического института такой уровень был обнаружен практически в предсказанной точке, что стало одним из триумфов теоретической астрофизики и легло в основу знаменитой B²FH-статьи (Burbidge, Burbidge, Fowler, Hoyle) о синтезе элементов в звёздах.
Процесс Хойла доминирует в фазе гелиевого горения звёзд с массами более 0,5 M☉. Он определяет светимость красных гигантов, а также участвует в термоядерных взрывах на аккрецирующих белых карликах. Условия применимости: температуры (1–3)×10⁸ K, плотности >10⁵ г/см³; при меньших плотностях тройные столкновения слишком редки. При более высоких температурах начинается углеродное горение, а при экстремально низких — гелий вырождается и горение может принять взрывной характер.
Процесс Хойла — основной источник углерода во Вселенной; без него не было бы ни углеродной химии жизни, ни каменистых планет.
Энергия резонанса Хойла «настроена» столь ювелирно, что сдвинься она всего на полпроцента, углерод стал бы чрезвычайно редким, а жизнь на его основе, вероятно, не возникла бы. Этот факт часто приводят как пример тонкой подстройки Вселенной.
