前沿物理学
核聚变
探究热核聚变的条件：高温等离子体中的离子需借助麦克斯韦–玻尔兹曼分布的高能尾部越过库仑势垒。观察温度与密度的作用，检验趋势 。
器材
- 含热运动离子的虚拟等离子体室
- 含库仑势垒区域的麦克斯韦–玻尔兹曼分布图
- 相对温度与相对密度滑块
实验步骤
观察离子碰撞
在图1"热等离子体中的离子"中观察离子运动与碰撞；绝大多数碰撞被库仑斥力阻挡。读取当前温度与密度。只有分布高能尾部的离子（加量子隧穿协助）才能发生聚变。
升高温度
增大"相对温度"滑块，看图2中麦克斯韦–玻尔兹曼曲线变宽、高能尾部变厚：。即使温度只适度升高，能越过势垒的离子数也急剧增加——这就是恒星与聚变堆需要 K 的原因。
改变密度并比较
保持 T 较高，增大"相对密度"：离子越多，每秒遭遇次数越多——反应率正比于 。比较（高 T、低 n）与（中 T、高 n）两种设置：两者可能给出相近的反应数，提示自持燃烧等离子体需满足的劳森判据 。
模拟
实验历史
20世纪20年代，阿瑟·爱丁顿提出恒星靠氢聚变成氦获取能量，尽管按经典力学估算的星核温度似乎过低。1928年，乔治·伽莫夫（以及独立工作的格尼–康登）用量子隧穿解释了原子核如何在低于库仑势垒峰值的能量下越过势垒。
1938–39年，汉斯·贝特阐明了为恒星供能的CNO循环与质子–质子链——这项工作获得1967年诺贝尔奖。从20世纪50年代起，人类开始追逐受控聚变：苏联托卡马克、仿星器、激光惯性约束；2022年，美国NIF装置首次记录到靶丸释放的聚变能超过输入的激光能。