由于氢气分子中的氢原子不停息的相互绕动,其位置是不确定的,因此即使它们高速相撞,其中的原子核也仅有极小极小的概率才能由于方向刚好相对而撞到一起发生核聚变.假设其中刚好有两个原子核(这里就是两个质子)相撞,则它们大约要克服72KeV的库仑势垒,克服另外两原子的键合能和自身电子的吸引能只需要大约2*(4+13.6)=35.2eV,可以忽略不计,则通过计算可以得到两个H原子需要达到0.00876c=2628km/s以上的速度即36KeV动能精确对撞才有可能发生核聚变.推导过程如下：

　　两质子相撞前的自由运动动能之和应不小于两质子发生相互作用的库仑势垒,采用相对论公式计算,即

　　2Ek=2E-2E0≥V=q^2/(4πε0r)=kq^2/r=(13.6eV)*R/r

　　=(13.6eV)*[0.53*10^(-10)m/10^(14)m]

　　=7.2*10^4ev=0.072MeV

　　各自动能Ek=E-E0≥0.036MeV

　　所以

　　2E≥2E0+V=2*938.2723MeV+0.072MeV=1876.6166MeV=2*938.3083MeV

　　由1-v^2/c^2=(E0/E)^2≤(938.2723MeV/938.3083MeV)^2=0.99992326763得

　　v≥0.00876c=2628km/s

　　若是两个氘核(各由一质子和一中子构成)刚好能撞到一起,则类似上述分析计算可以得到两个氘原子需要达到0.00619567c=1858.7km/s以上的速度即36KeV动能精确对撞才有可能发生核聚变.推导过程如下：

　　两氘核相撞前的自由运动动能之和应不小于两氘核发生相互作用的库仑势垒,采用相对论公式计算,即

　　2Ek=2E-2E0≥V=q^2/(4πε0r)=kq^2/r=(13.6eV)*R/r

　　=(13.6eV)*[0.53*10^(-10)m/10^(14)m]

　　=7.2*10^4ev=0.072MeV

　　各自动能Ek=E-E0≥0.036MeV

　　所以

　　2E≥2E0+V=2*1875.6134MeV+0.072MeV=3751.2988MeV=2*1875.6494MeV

　　由1-v^2/c^2=(E0/E)^2≤(1875.6134MeV/1875.6494MeV)^2=0.9999616得

　　v≥0.00619567c=1858.7km/s

　　综上,不但要运动能量达到,还要保证运动方向刚好相对,而这是概率很小的事件,只有等离子体的温度达到几千万摄氏度甚至几亿度且同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间,由于原子核间可以发生足够多的碰撞了,聚变反应才可以稳定地持续进行.

　　4个质子结合成一个氦核,发生强相互作用,将放出26.7MeV的能量,远大于库仑势垒72KeV.