我们日常所见的太阳光辉，其实是太阳核心区域进行着剧烈的核聚变反应所释放出的能量。
想要深入理解恒星内部核聚变的机理，你可能很快就会想到，正是因为恒星巨大的质量赋予了其核心区极高的温度与压力，足以支撑核聚变的发生。
这种解释虽无不妥，但未能揭示问题的核心。以太阳为例，核心的温度高达骇人的1500万摄氏度，压强更是高达约2650亿个大气压。这样的极端环境，在人类眼中无疑极度严苛。然而，即便是如此高的温度，依然不足以触发核聚变——实际上，要达到核聚变的条件，温度需至少在一亿摄氏度以上。
然而，现实中的太阳却持续不断地进行着核聚变，这是为何？
这就需要我们深入探索原子核内部的神秘世界了。
在我们周围，煤炭、石油、天然气是最常见的能量来源，这些能量往往存储在分子之内，亦或是原子间通过化学键所形成的连接中。在适宜的温度与氧元素的参与下，原子们乐于重组它们的关系，转变成更为稳定的分子，并释放出能量。
然而，这种能量释放的效率实际上并不高，每个原子平均贡献不过几个电子伏特的能量，这就是所谓的化学反应，效率相当有限。这也解释了为何火箭推进力难以提升——其使用的化学燃料效率低下，必须依靠庞大的质量来产生足够的推力。但质量过大又会导致需要更强的推力来克服，因此存在一个微妙的平衡。
让我们继续深入探索，进入原子的内部。
在原子内部，我们能找到原子核和电子，而原子核则由质子与中子构成。从理论上说，将一个电子纳入原子使其与原子核结合，仅需几个电子伏特的能量即可。
但想要将一个质子或中子添加到已存在的原子核中，则需要多达数百万伏特的能量，这便是强核力作用的结果，它能够彻底改变原子核的结构，原子弹和氢弹释放的巨大能量即由此而来。
强核力的强大和释放能量的高效率，使得许多国家投入巨资研发可控核聚变技术，这也是其吸引力所在。
回到先前的话题，太阳核心区的温度虽高达1500万摄氏度，不足以触发核聚变，但现实情况下，太阳确实在持续进行核聚变，这是为何？
在恒星内部，当密度与温度超过一定阈值时，氢原子会融合为氘，进而形成氦3，并最终生成氦4，这一过程释放出约2800万电子伏特的能量，极为可观。
然而，根据理论计算，1500万摄氏度的温度并不足以引发核聚变。太阳之所以能够进行核聚变，要归功于量子世界的一个奇特现象：量子隧穿效应。
量子隧穿，就如同现实世界中的瞬移一般，即便能量不足，也能突破限制，达到另一侧。在量子世界中，你或许可以无视物理规则直接“穿越”，但这只是一个概率问题，能量越大，概率越小。
因此，在太阳内部，尽管理论上量子隧穿效应突破能量限制完成核聚变的概率极低，仅为10的28次方分之一，但由于太阳内部存在多达10的57次方个粒子，且每个质子每秒与其他粒子发生高达十亿次的碰撞，因此，每秒发生核聚变的质子数量依旧庞大，可达10的38次方。
进一步的问题是，当氢元素耗尽后，重元素是如何产生的？
一些朋友可能会说，氦元素在高温高压下会继续聚变，生成更重的元素。这固然没错，但并未详细解释具体过程。
这就牵涉到另一个宇宙奥秘：霍伊尔态。在恒星核聚变所需的温度和压强下，氦4进一步聚变几乎不可能，因为氦4无法直接接纳质子，且两个氦4也不足以结合，生成的铍8原子核也不稳定。
尽管如此，恒星核聚变可以通过量子隧穿效应完成，并释放巨大能量。前提是聚变后总质量小于聚变前，如两个质子和两个中子结合生成氦4，其质量小于四个单一粒子之和。
然而，两个氦4结合成铍8几乎不减少质量，因此铍8极不稳定，迅速衰变为两个氦4。物理学家霍伊尔推测，若三个氦4结合，形成的碳12将是一个稳定原子核。
但理论计算表明，三个氦4结合生成碳12是不可能的，因为两者质量差太多。
霍伊尔提出了处于激发态的碳12，拥有较高能量，其质量可通过质能方程与三个氦4的质量总和接近。
这种激发态的碳12即为霍伊尔态，后来被科学家证实，解释了恒星内部重元素的来源。