我們知道氫彈的爆炸原理是核聚變，原子彈的爆炸原理是核裂變。核裂變和核聚變似乎是兩個相反的過程。為什麽兩者都能釋放大量能量？
原理與原子核的組成有關。原子由原子核和核外電子組成，原子核由質子和中子組成。把質子和中子結合在壹起的力叫做強相互作用。強相互作用是四種基本力中最強的，其強度是電磁相互作用的137倍，是引力相互作用的10的39倍。
我們來想象壹個過程，兩個天體通過引力相互吸引。如果我們想要分離這兩個天體，我們需要借助外力使它們彼此遠離。這個過程需要輸入能量來克服引力勢能，所以兩個天體距離越遠，引力勢能越大。
我們可以比較壹下原子核中的情況。以氦-4為例，質子和中子通過力結合。如果要完全分離原子核中的質子和中子，需要輸入能量，這說明質子和中子在完全分離時，整體能量較高。
反之，質子和中子相互結合時會釋放能量，氫聚變成氦就是這種情況。因為強相互作用，強變引起的能量釋放也高，強作用力比電磁力強137倍。自然化學反應中的能量變化不能與核反應相比。
所以核聚變可以釋放巨大的能量，但是不容易引發核聚變，因為強作用的範圍很小，必須克服原子核之間質子的排斥力(電磁力)，這樣質子之間的距離只有達到強作用的範圍後才能結合。更直觀的方式是提高原子核的撞擊速度和頻率，宏觀條件是提高溫度和壓力。
但是隨著質子數的增加，我們會遇到壹個很大的問題，就是強作用力的範圍非常有限，質子之間的電磁力仍然是疊加的，所以隨著核子(質子和中子)數的增加，強作用力在減弱，原子核變得不穩定，最後甚至不能形成穩定的原子核，臨界線是鐵-56。
所以比鐵小的原子會通過聚變釋放能量，比鐵高的原子也會通過裂變釋放能量，但是重核中的強相互作用沒有輕核中的強，所以裂變釋放的能量沒有聚變高。
在物理學中，我們使用結合能來表示將不同的原子核分解成質子和中子所需的能量。顯然，原子核越多，結合能越高。
真正反映原子核穩定性的是平均結合能，即結合能與核子數的比值。原子核的平均結合能越高，原子核越穩定，平均結合能越低，原子核越容易聚變或裂變。因為質量和能量是等價的，我們也可以用原子核的平均質量來描述。
平均結合能在重力作用下就像壹個小球。球越靠近谷底越穩定，到山頂越不穩定。當球從山頂滑到谷底時，在重力的作用下，勢能會做功，在原子核中也類似。原子核的平均核質量減小時會釋放能量，所以核聚變和核裂變都會釋放能量。