原子核由質子和中子構成，並可透過能量的散失而進行結構的重新組合，同時，額外的能量也將以射線、熱等形式釋放出來。在地球上所產生的一般化學反應比起這種核反應發生的次數要頻繁得多，而且與一般化學反應相比，這種核反應的開始、停止和持續都困難得多。因此，在19世紀末期之前，並未引起人們的充分重視。此外，還有一個真正原因在於由於放射性反應非常緩慢，因此在特定時間內所釋放出的能量也是微乎其微的，而自然界的核反應的發生與放射性活動有著密切的關聯。在核反應中，一定質量的物質所釋放出的全部能量比在化學反應中由相同質量的物質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反應產生的動能不足以支援太陽的生命時間，但核能卻可以，不過得需要科學家們找出相應的核反應型別。地球上自發形成的核反應中包含有大量的鈾原子和釷原子。在放射反應發生的過程中，部分鈾原子和釷原子被分解成碎片，於是能量就產生了。如果在我們所說的裂變過程中，鈾原子和釷原子質量或多或少地減少一半，那麼，所產生的能量將更多。但是即便是這樣，在上述反應過程中所產生的能量也不足以維持太陽的生命歷程，而且太陽本身所包含的這些原子也只是微量的。對於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或裂變過程中，原子如同滑坡一樣，當原子量較大的原子裂變成較小的原子時，將釋放出能量。同樣的現象也發生在小質量的原子聚合成重原子的過程中。假設氫原子(最輕的原子)能聚成氦原子(次輕原子)，這個過程中，由給定重量的氫原子產生的熱量遠遠大於同重量鈾原子產生的熱量。根據已知，太陽重量的75%來自於氫，而其餘約25%來自於氦，太陽上的氫在聚合的時候為太陽提供了大量的能量，而太陽中豐富的氫的含量將使這個過程持續10億年之久。此外，有關核反應的領域還存在一個棘手的問題。即對於大原子量的原子來說，其狀態更不穩定，也就是說此類原子處於反應的臨界狀態，在極小的作用力的推動下，就將產生衰變，有時在完全自發的情況下也可能發生。因此，原子的裂變在適當的條件下應該是極易發生的。各個氫原子的原子核間排列十分緊密，它們具有產生聚變的可能。但另一方面，由於氫原子中的外部電子活動與宏觀世界中炮彈的活動相類似，因此這種聚變反應在一般條件下又很難發生。當兩個氫原子發生碰撞的時候，各自的外部電子將在碰撞時相互排斥，而絕對不可能相互靠近。不過，這種現象只適用於地球上的條件。太陽上的超高溫足以使氫原子之間的化學鍵發生斷裂，並促使原子核在原子內部不斷運動。強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動的速度遠遠超過地球上的氧原子。這一切現象都將伴有巨大作用力的產生，從而使氫原子的聚合成為可能。德裔美籍物理學家漢斯·阿爾布瑞特·貝斯曾致力於氫聚變的研究，並在實驗室條件下進行了有關核反應的實驗，同時，根據該實驗對太陽中心發生相同的反應所應具備的溫度和壓力做出了近似的判斷。在1938年時，貝斯制定出了一套對有關提供太陽存在所需能量的核反應進行研究的計劃。迄今為止，他的有關理論仍具有權威性。至此，赫爾姆霍茲疑問終於在一個世紀以後有了正確的答案。