有關(guān)核能為太陽提供了大量的能量這一點(diǎn)并不難確定，但這一過程的具體實(shí)現(xiàn)卻比較難以理解。而要解開這一謎團(tuán)的首要工作是要弄清楚核能的來源。1911 年，英國(guó)物理學(xué)家俄涅斯特羅塞福對(duì)此進(jìn)行了一系列研究，在研究過程中，他利用一束放射性元素的射線對(duì)金箔制成的膠片進(jìn)行轟擊，發(fā)現(xiàn)絕大部分光束穿透了膠片，而一小部分卻被反射回來。由此，他認(rèn)為原子并非只是一個(gè)簡(jiǎn)單的微型球體，而是具有某種特定的結(jié)構(gòu)。在它內(nèi)部存在一個(gè)原子核，其體積應(yīng)只占原子內(nèi)部空間的十萬分之一，質(zhì)量則占了整個(gè)原子質(zhì)量的絕大部分。原子中其余大部分空間被電子所占據(jù)。
一般的化學(xué)反應(yīng)（如碳、石油以及TNT 炸藥的燃燒）的實(shí)質(zhì)不過是原子外部電子間的轉(zhuǎn)移。這種轉(zhuǎn)移的結(jié)果就形成了產(chǎn)生某種具有較少能量的分子（該現(xiàn)象與一個(gè)下滾的球體類似。對(duì)于相同的球體，其處于較低位置時(shí)所具有的勢(shì)能要低于其處于較高位置時(shí)的勢(shì)能）。一旦化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，多余的能量將伴隨高能反應(yīng)物向低能量產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變而以力、熱或光的形式釋放出來。
原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，并可通過能量的散失而進(jìn)行結(jié)構(gòu)的重新組合，同時(shí)，額外的能量也將以射線、熱等形式釋放出來。在地球上所產(chǎn)生的一般化學(xué)反應(yīng)比起這種核反應(yīng)發(fā)生的次數(shù)要頻繁得多，而且與一般化學(xué)反應(yīng)相比，這種核反應(yīng)的開始、停止和持續(xù)都困難得多。因此，在19 世紀(jì)末期之前，并未引起人們的充分重視。此外，還有一個(gè)真正原因在于由于放射性反應(yīng)非常緩慢，因此在特定時(shí)間內(nèi)所釋放出的能量也是微乎其微的，而自然界的核反應(yīng)的發(fā)生與放射性活動(dòng)有著密切的關(guān)聯(lián)。
在核反應(yīng)中，一定質(zhì)量的物質(zhì)所釋放出的全部能量比在化學(xué)反應(yīng)中由相同質(zhì)量的物質(zhì)所釋放出的全部能量要巨大得多。因此，雖然由逐漸收縮所引起的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的動(dòng)能不足以支持太陽的生命時(shí)間，但核能卻可以。不過得需要科學(xué)家們找出相應(yīng)的核反應(yīng)類型。
地球上自發(fā)形成的核反應(yīng)中包含有大量的鈾原子和釷原子。在放射反應(yīng)發(fā)生的過程中，部分鈾原子和釷原子被分解成碎片，于是能量就產(chǎn)生了。如果在我們所說的裂變過程中，鈾原子和釷原子質(zhì)量或多或少地減至一半，那么，所產(chǎn)生的能量將更多。但是即便是這樣，在上述反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的能量也不足以維持太陽的生命歷程，更糟的是太陽本身所包含的這些原子也只是微量的。
對(duì)于中等尺寸的原子來說，它們包含的能量就更少。在普通的放射性反應(yīng)或裂變過程中，原子如同滑坡一樣，當(dāng)原子量較大的原子裂變成較小的原子時(shí)，將釋放出能量。同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在小質(zhì)量的原子聚合成重原子的過程中。假設(shè)氫原子（最輕的原子）能聚成氦原子（次輕原子），這個(gè)過程中，由給定重量的氫原子產(chǎn)生的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同重量鈾原子產(chǎn)生的熱量。根據(jù)已知，太陽重量的75％來自于氫，而其余約25％來自于氦，太陽上的氫在聚合的時(shí)候?yàn)樘柼峁┝舜罅康哪芰浚栔胸S富的氫的含量將使這個(gè)過程持續(xù)10 億年之久。
原子來說，其狀態(tài)更不穩(wěn)定，也就是說此類原子處于反應(yīng)的臨界狀態(tài)，在極小的作用力的推動(dòng)下，就將產(chǎn)生衰變，有時(shí)在完全自發(fā)的情況下也可能發(fā)生。因此，原子的裂變?cè)谶m當(dāng)?shù)臈l件下應(yīng)該是極易發(fā)生的。各個(gè)氫原子的原子核間排列十分緊密，它們具有產(chǎn)生聚變的可能。但另一方面，由于氫原子中的外部電子活動(dòng)與宏觀世界中炮彈的活動(dòng)相類似，因此這種聚變反應(yīng)在一般條件下又很難發(fā)生。當(dāng)兩個(gè)氫原子發(fā)生碰撞的時(shí)候，各自的外部電子將在碰撞時(shí)分別反彈，而絕對(duì)不可能相互靠近。不過，這種現(xiàn)象只適用于地球上的條件。太陽上的超高溫足以使氫原子之間的化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，并促使原子核在原子內(nèi)部不斷運(yùn)動(dòng)。強(qiáng)烈的太陽大氣壓將使氫原子緊緊地撞在一起，而其超高溫將促使氫原子運(yùn)動(dòng)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地球上的氧原子。這一切現(xiàn)象都將伴有巨大作用力的產(chǎn)生，從而使氫原子的聚合成為可能。
德裔美籍物理學(xué)家漢斯阿爾布瑞特貝斯曾致力于氫聚變的研究，并在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了有關(guān)核反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)，根據(jù)該實(shí)驗(yàn)對(duì)太陽中心發(fā)生相同的反應(yīng)所應(yīng)具備的溫度和壓力做出了近似的判斷。在1938年時(shí)，貝斯制定出了一套對(duì)有關(guān)提供太陽存在所需能量的核反應(yīng)進(jìn)行研究的計(jì)劃。迄今為止，他的有關(guān)理論仍具有權(quán)威性。至此，赫爾姆霍茲疑問終于在一個(gè)世紀(jì)以后有了正確的答案。
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