D'une part, la distance entre deux nucléons voisins dans le noyau est à peu prés la même quelle que soit la taille du noyau.
D'autre part, l'énergie d'un nucléon est minimale s'il est entouré de tous côtés par d'autres nucléons, s'il est en surface, son énergie est plus grande qu'à l'intérieur (tension superficielle) donc la sphère est le minimum de la valeur du rapport surface volume, et deux petits noyaux ont tendance à n'en faire qu'un, car l'énergie baisse. Le noyau le plus stable qui offre le meilleur compromis entre l'énergie de surface et l'énergie coulombienne est le fer 56.
La répulsion électrostatique entre les noyaux empêche que les réactions de fusions se produisent spontanément sur terre car elle est prise par une barrière d'énergie très haute par exemple le Deutérium et le Tritium. L'énergie de répulsion à 2-3 fm et de 400 Kev soit dix puissance sept fois l'énergie d'un atome de notre atmosphère, mais deux effets quantiques facilitent la fusion l'effet tunnel qui abaisse la barrière de potentiel à 80 Kev, le noyau de Deutérium voit le noyau de Tritium quinze fois plus grand qu'il est en réalité ce qui rend la fusion plus probable.