Si la fusión y la fisión nuclear son procesos opuestos, ¿por qué ambos liberan energía en vez que uno la libere y el otro la absorba?

Excelente pregunta

Por niveles de energía, los sistemas tienen diversos estados; algunos más energéticos que otros. Cuando se pasa de un estado con baja energía a uno con alta energía, se debe absorber energía. Cuando se pasa de uno con alta a uno de baja, se debe liberar energía.

Por ejemplo, el sistema puede ser una muestra de agua que puede estar en tres estados de agregación diferentes. Del más al menos energético serían gaseoso, líquido y sólido. Para pasar de gaseoso a líquido se libera energía al ambiente, mientras que para que ocurra el proceso contrario la energía debe ser colocada en el sistema (en forma de calor)

Lo mismo sucede con la fisión y la fusión, son procesos en los que se pasa de un estado más energético a uno menos energético o viceversa. Y aquí está el punto clave, que la pregunta incorrectamente asume que toda reacción de fisión y fusión libera energía; en ciertos casos ocurre lo contrario

Tomemos por ejemplo la fusión del deuterio y tritio para generar helio y un neutrón

Vemos que en este proceso se pasa de un estado más energético (un nucleo de deuterio y otro de tritio) a otro menos energético (un nucleo de helio y un neutrón) y por ello parte de la energía debe ser liberada al ambiente. Este es un caso de fusión con liberación de energía

Pero, ¿Qué tal si examinamos la reacción opuesta en la que el helio es impactado por un neutrón y esto genera que el se divida en un tritio y un deuterio? Tal descripción es de una reacción de fisión y como sugiere la ĺinea de razonamiento de la pregunta, se da con absorción de energía; ya que se pasa de un estado menos energético a otro más energético y se requiere de energía del ambiente para realizar tal salto. Estamos ante un caso de fisión con absorción de energía

Pero, te preguntarás, ¿Cómo es eso posible si las reacciones de fisión que conozco se dan con liberación de energía? Sucede que en ciertos casos el núcleo íntegro tiene más energía que los núcleos más simples de los que está formado. En tales casos, en caso de que ocurra una fisión esta se dará con liberación de energía y si ocurre una fusión esta se dará con absorción de energía. En caso contrario, la fisión será con absorción y la fusión con liberación.

Si el núcleo grande o los pequeños tienen más o menos energía depende del rango de la fuerza nuclear fuerte, que a diferencia de la gravedad y electromagnetismo solo actúa sobre una distancia limitada.

Para todo elemento más pesado que el hierro (cuyo nucleo abarca casi exactamente el volumen en el que actúa la fuerza fuerte) la fisión es exotérmica y la fusión endotérmica. Por ello se usa el plutonio para obtener energía a través de la fisión

Para todo elemento más ligero que el hierro la fusión es exotérmica y la fisión endotérmica

Un dato curioso es que por esto toda estrella que produce hierro está condenada a morir, porque el proceso consume energía en lugar de producirla. Por eso los elementos más pesados que el hierro no son abundantes.