Il Sole è un immenso reattore di fusione nucleare. La fusione nucleare è il processo in cui i nuclei degli atomi si uniscono per formare nuclei più massicci, con una straordinaria liberazione di neutrini ed energia. Questo è ciò che ha alimentato il Sole sin dalla sua nascita.
Le reazioni di fusione avvengono nel nucleo del Sole, mantenuto in uno stato gassoso grazie alla sua temperatura di circa 15 milioni di kelvin. Durante queste reazioni si producono neutrini, sottoprodotti della fusione nucleare, e raggi gamma, ovvero fotoni ad alta frequenza energetica.
La composizione principale del Sole è di Idrogeno ed Elio. I nuclei di Idrogeno, collidendo, si combinano rapidamente a elevate temperature per formare nuclei più pesanti. L’energia rilasciata da tali collisioni è equivalente a circa 9 x 1013 Joules. Poiché i nuclei di Idrogeno possiedono la stessa carica (entrambi sono protoni), è difficile per loro unirsi facilmente, secondo la regola che afferma che “cariche simili si respingono”. La fusione può avvenire solo in condizioni estreme, come temperature elevate o pressione intensa, per superare questa repulsione. Questo spiega perché la fusione nucleare si verifica nel nucleo del Sole, la sua parte più calda.
La prima fase del processo di fusione nucleare del Sole è la reazione a catena Proton-Proton, in cui il nucleo di due atomi di idrogeno si fonde in un nucleo di Deuterio. Questo nucleo di Deuterio, un isotopo dell’idrogeno, subirà ulteriori trasformazioni per diventare Elio. La conversione dell’idrogeno in elio comporta un notevole rilascio di energia nel processo.
Un altro tipo di fusione nucleare, che si verifica con minore frequenza nel Sole ma più spesso in stelle di dimensioni maggiori, è il ciclo Carbonio-Nitrogeno-Ossigeno. Analogamente alla reazione a catena Proton-Proton, quattro protoni di idrogeno vengono convertiti in elio, mentre Carbonio, Azoto e Ossigeno agiscono come catalizzatori. Il tipo di energia prodotto è simile a quello della reazione a catena Proton-Proton. Il ciclo CNO è più comune nelle stelle più grandi rispetto al Sole a causa delle temperature più elevate che richiede.