同样是核聚变,为什么太阳可以燃烧45亿年,而氢弹一下子全炸了?
核聚变反应
我们都知道,氢弹之所以有这么威力是因为氢弹利用的是核聚变反应,反应前后有一部分质量的损失,这部分质量以能量的形式释放出来。
通过爱因斯坦质能等价E=mc^2,我们知道,I r 即使损失的质量很小,乘以光速的平方(光速c=3*10^8),也是很大的一个数字。因此,氢弹的威力巨大。
太阳之所以可以持续地燃烧,也是因为氢原子核的核聚变反应。但是你想过没有,为什么同样是利用氢原子的核聚变反应,氢弹炸得渣都不剩,而太阳却可以持续燃烧,逐渐地释放能量?
今天,我们就来聊一聊这个话题。
太阳为什么持续燃烧?
首先,我们知道的是,氢弹之所以一下子X L o Y ? 2 z S i办法是先引爆一颗原子弹,利用原子弹来达到这个温度要求,从而引爆氢z C率会发生。一堆氢原子核要发生核融合,大概10亿年左右会发生一次。并不只是氢原子核融合了就可以核聚变反应,这里还需要弱相互作用的帮助,它可以把一个质子转化成一个中子,这个概率同样是低得可怜。
虽然概率极其低,但是我们上文也说到,太阳足够大,以至于再低的概率都可以发生。这才能够引发氢原子核的核聚变反应。不过,# a u ~ } u由于这两个事件的存在,因此,太阳不能像氢弹那样一下子全炸了,而是慢慢地释放能量。这个过程其实有两条路径,一条叫做质子-质子w b !反应链。
另外一条叫做碳氮氧循环,其中碳氮氧充当的是催化剂的作用。
太阳几乎没有碳氮氧循环,基本上全是质子-T M q O 0 } ! c质子反应链,是否会引发碳氮氧循环其实要看是恒星的质量。
但E E @ p s V两个反应都是4个氢原子核最终合成为一个氦-4原子核。反应前后会损失一部分质量,这部分质量以能量的形式释放出来。
而我们在回过头来看这个问题,Y a & u ! h其实在这个过程中,有一个因素起到了决定性的作用,这就是引力。当太阳内核引发核聚变反应时,其实会产生一个向外的压力,而正是因为有引力的存在,制约了这个压力,两者形成了动态的平衡,维系住了整个不会崩塌。如果引力大了,会挤压内核,这时候内核的核反应强度就增加,产生更大的对外压力进行抗衡;a ? $ c % 7 6 l Y如w i B | 0果核反应占了上风,这时候引力对于内核的挤l F ? (压就会减轻,核聚变反应的强度就会减弱。
换句话说,我们从宏观的视角来看,维持住太阳不会像氢弹那样一下子全炸了的原因是引力的制约。
总结
从微观世界来Q G J T b看,太阳能够引发核聚变反应其实是因为量子隧穿效应和r H q X ( Z *弱力共同作用的结果,正是因为它们发生的概率极低,也使得太阳不会一下子全炸了。但这个问题我们还可以从宏观视角来理解,O $ W S $ 4引力制约了核聚变,或者说核聚变产生的B ) 8 s a a J k对外压力和引力形成了动态平衡,使得太阳不会像氢弹那样炸得[ L i . d t渣都不剩。