La combinaison énergétique des atomes est connue sous le nom de fusion nucléaire. Dans ce processus, deux éléments relativement légers fusionnent pour former un nouvel élément plus lourd au milieu de la libération d'énergie.
Le nouvel élément formé par fusion a une masse un peu plus légère que la somme des deux éléments qui l'ont produit. La masse perdue est convertie en énergie dans une relation décrite par la célèbre équation E=mc2 d'Einstein. La fusion atomique génère de l'énergie pour tous les éléments plus légers que le fer. Étant donné que la fusion des noyaux de fer nécessite plus d'énergie qu'elle n'en libère, les réactions du fer ne sont pas durables. Selon l'Université d'État de Géorgie, les éléments plus lourds que le fer peuvent libérer de l'énergie en se séparant, un processus connu sous le nom de fission.