核聚变
hé jù biàn
核聚变是较轻的原子核（例如氢）结合成更重的原子核并释放巨大能量的过程，它为恒星提供能量。
Definition
核聚变是指微小的原子核彼此挤压结合成一个更大的原子核，并释放出巨大能量的过程，太阳和所有恒星正是靠这种方式产生光和热。这种能量来自一个事实：生成的原子核质量比原来的原子核略小；在太阳核心，四个氢原子核聚变成一个氦原子核，这需要数百万度的高温，才能让原子核运动得足够快，从而克服彼此间的电荷斥力。只要生成物中每个核子的结合能超过反应物中的结合能，聚变就会释放能量，这对于比铁-56更轻的原子核都成立。像太阳这样的恒星依靠质子质子链反应，质量更大的恒星则依靠碳氮氧循环，核心的聚变反应会生成从氦一直到铁的所有元素，比铁更重的元素则是在超新星爆发和中子星合并中锻造出来的。
Example
在太阳深处，氢被挤压加热，最终转变成氦，释放出的能量正是晴天里晒在你脸上的那份温暖。当四个氢原子核变成一个氦原子核时，大约 $0.7\%$ 的质量转化为了能量，太阳每秒大约有 $600$ 百万吨氢转变为氦。净反应 $4\,{}^1\text{H} \rightarrow {}^4\text{He} + 2e^+ + 2\nu_e$ 会释放约 $26.7\ \text{MeV}$ 的能量，这来自约 $0.029\ \text{u}$ 的质量亏损，通过 $E = mc^2$ 转化而来。
Key Insight
核聚变需要极高的温度和压力，这正是它只发生在恒星中心、而不会发生在地球表面的原因，也是聚变发电站至今仍在研发之中的原因。聚变与裂变正好相反：裂变是把铀这样的重原子分裂开，聚变则是把轻原子结合起来，两者都会释放能量，因为生成物的结合都更加紧密。按照经典物理学，太阳核心的温度其实还不够高，不足以让聚变发生；是量子隧穿效应让质子得以穿过它们本无法翻越的库仑势垒，即便如此，一个质子平均也要等上数十亿年才会发生一次聚变。