La fusione nucleare è il processo di fabbricazione di un singolo nucleo pesante (parte di un atomo) da due nuclei più leggeri. Questo processo è chiamato reazione nucleare. Essa rilascia una grande quantità di energia.
Il nucleo prodotto dalla fusione è più pesante di uno dei due nuclei di partenza. Tuttavia, non è così pesante come la combinazione della massa originaria dei nuclei di partenza (atomi). Questa massa perduta si trasforma in molta energia. Questo è mostrato nella famosa equazione E=mc2 di Einstein.
La fusione avviene in mezzo alle stelle, come il Sole. Gli atomi di idrogeno vengono fusi insieme per produrre elio. Questo rilascia molta energia. Questa energia alimenta il calore e la luce della stella. Non tutti gli elementi possono essere uniti. Gli elementi più pesanti si uniscono meno facilmente di quelli più leggeri. Il ferro (un metallo) non può fondersi con altri atomi. Questo è ciò che fa morire le stelle. Le stelle uniscono tutti i loro atomi per formare atomi più pesanti di diverso tipo, fino a quando non iniziano a produrre ferro. Il nucleo di ferro non può fondersi con altri nuclei. Le reazioni si fermano. La stella alla fine si raffredda e muore.
Sulla Terra è molto difficile avviare reazioni di fusione nucleare che rilasciano più energia di quanta ne sia necessaria per avviare la reazione. La ragione è che le reazioni di fusione avvengono solo ad alta temperatura e pressione, come nel Sole, perché entrambi i nuclei hanno una carica positiva, e il positivo respinge il positivo. L'unico modo per fermare la repulsione è far sì che i nuclei si colpiscano a velocità molto elevate. Lo fanno solo ad alta pressione e temperatura. L'unico approccio riuscito finora è stato quello delle armi nucleari. La bomba all'idrogeno utilizza una bomba atomica (a fissione) per avviare reazioni di fusione. Scienziati e ingegneri hanno cercato per decenni di trovare un modo sicuro e funzionante di controllare e contenere le reazioni di fusione per generare elettricità. Hanno ancora molte sfide da superare prima che l'energia da fusione possa essere usata come fonte di energia pulita.
