太阳聚变的过程

Question

如题所述

Answer 1

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。