Energia, która nas ogrzewa, z której czerpią życie rośliny, a poprzez zjadanie roślin, zwierzęta i ludzie, to energia słoneczna. Jak twierdzą fizycy, Słońce jest ciałem gazowym, zbudowanym z plazmy wodoru, o wysokiej temperaturze. Wodór zaś, w takich warunkach, zmienia się w hel, w procesie syntezy jądrowej (reakcji termojądrowej). Masa jądra helu jest mniejsza, niż suma mas jąder wodoru, z których powstało. Mówimy o tym jako o deficycie, defekcie masy. Deficyt ten uwalnia się w postaci energii, zgodnie ze wzorem Einsteina E=mc2.
W warunkach ziemskich, trudno jest wytworzyć, tak wielką temperaturę, aby wywołać proces syntezy jąder helu, z jąder wodoru. Jednak zastanówmy się. Co to jest temperatura? Fizyka określa, że jest to wielkość proporcjonalna do energii kinetycznej cząstek materii, z których składa się dane ciało.
Jak wiemy energia kinetyczna cząstki zależy od jej prędkości. To pozwala zrozumieć, dlaczego jądra wodoru, które wzajemnie się odpychają (jako cząstki o tym samym ładunku elektrycznym +), mogą zbliżyć się do siebie, na tyle, aby doszło do ich połączenia. To energia kinetyczna (połowa kwadratu prędkości razy masa) cząstek, ich prędkość, pozwala pokonać siły odpychania jednoimiennych ładunków elektrycznych, jakimi są obdarzone i połączyć się w jedno.
Po cóż więc, tworzyć wysoką temperaturę, taką jak na słońcu, do wytworzenia reakcji termojądrowej. Wystarczy przecież rozpędzić cząstki do dużej prędkości i zderzać je ze sobą. Sprowadza się to, do wykorzystania pola magnetycznego lub elektrycznego do rozpędzania jąder wodoru do dużych prędkości i trafiania nimi w tarczę, w której będą atomy wodoru.
Link - równania opisujące zachowanie ładunków w polu magnetycznym i elektrycznym: Równania Maxwella.
Pytanie: Dlaczego nie można zastosować, wyłącznie pola elektrycznego do rozpędzania i przyspieszania protonów? (Jądro wodru jest zbudowane z jednego protonu, a jądro helu z dwóch.)
Odpowiedź: Pole elektryczne, przyciągające protony, musi zostać wytworzone przez cząstki o ładunku przeciwnym (elektrony). Elektrony swobodne w metalu tworzą tzw. gaz elektronowy, zbierający się, ponadto, w skutek polaryzacji elektrycznej, po tej stronie tarczy, która ma przyciągać dodatnie jony wodoru (protony). Ten elektronowy gaz skutecznie ekranuje jądra wodoru, umieszczone w tarczy, przed nadlatującymi protonami. Elektony tworzą z nimi atomy wodoru, zanim te połączą się z protonami - jądrami wodorowymi będącymi już w tarczy.
Pytanie: Czy jest możliwość usunięcia niepotrzebnych elektronów, z warstwy przy powierzchni tarczy, tak aby nie przeszkadzały w reakcji?.
Odpowiedź: Tak, taka możliwość istnieje. Można to zrobić umieszczając, tuż przed powierzchnią tarczy, siatkę przewodzącą, naładowaną ujemnie względem tarczy. Ujemne ładunki elektronów siatki skutecznie odepchną gaz elektronowy z powierzchni tarczy i spowodują, że jądra wodoru będą bardziej wrażliwe na bombardowanie protonami. Tylko część bombardujących protonów zatrzyma się na siatce, reszta przeleci przez nią trafiając w cel.