太阳聚变的过程

来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/12/19 06:34:59
太阳聚变的过程太阳聚变的过程太阳聚变的过程太阳内部丰度最高的元素是氢.在太阳中心1.2×10^7摄氏度的高温下,做高速热运动的氢核(也就是质子)可以进行一系列核反应.最重要的当属p-p反应,或说质子-

太阳聚变的过程
太阳聚变的过程

太阳聚变的过程
太阳内部丰度最高的元素是氢.在太阳中心1.2×10^7摄氏度的高温下,做高速热运动的氢核(也就是质子)可以进行一系列核反应.最重要的当属p-p反应,或说质子-质子反应.它分为三步:
第一步,Hp + Hp ----------- Hd + (e+) + Ve + 1.672×10^-13J
式中Hp代表氢核(质子),Hd代表氘核,e+表示正电子,Ve表示电子型中微子.这个步骤中释放出1.672×10^-13焦的能量,其中3.05×10^-14焦的能量被中微子Ve带走(这些能量短缺曾让物理学家们困惑了很久,甚至有人怀疑公式E=mc^2的正确性.),还有
1.367×10^-13焦的能量被正电子e+携带.这个正电子在很短的时间内就会与电子相遇并湮灭,转化成一对 r 光子.
第二步,Hd + Hp -------He3 + r + 6.369×10^-13J
He3表示氦的同位素氦3 —— 是目前让人们垂涎三尺的核聚变燃料.这步反应释放出 6.369×10^-13焦的能量,全部被 r 光子携带.
顺便说一句,由于太阳核心的物质密度很高,所以r 光子的自由程很短.它会在各种过程中把所携带的能量转化成其他粒子的动能,也就是热能.
第三步,He3 + He3 = He4 + Hp + Hp + 14.909×10^-13J
两个氦3核聚变成一个He4核,放出两个质子.后者携带着14.909×10^-13焦的动能.
实际上,虽然6个质子参与了反应,但最终结果是4个质子聚变成一个He4核,总共放出4.12×10^-12焦能量.请注意,这个能量包括了所有的释放能量,反冲核的动能,电子湮灭能等.碳-氮-氧 循环的最终释放能量和这里相同.