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2024.8.8
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2.30 在太阳内有热核反应吗
侯工
核反应有3种形式:
1、核衰变:
(a)γ(伽马)衰变。原子核内一个质子的带正电的正电子受到外来带负电的电子撞击,两者同时破碎放出γ射线和中微子,这叫γ衰变。这个过程导致质子缺少一个正电子,同时可能缺少一个负电子,然后俘获一个K(内)层电子,成为一个中子。这个原子就衰变成电荷数减少1,质量数不变的另一种原子核。这种现象称为K俘获。由于K层最靠近核,所以K俘获最易发生。
阳光里有γ射线,说明太阳内有γ衰变。
(b)β(贝塔)衰变。在K俘获发生时,然后必有L(内2)层电子去填补K层上的空位,并放射出X射线。这一能量也可能传递给更外M层电子,使它成为自由电子发射出去,形成β射线,这个电子称作“俄歇电子”,这个过程称为β衰变。任何物质都存在β衰变,所以太阳内有β衰变。
(c)α(阿尔法)衰变。是一种放射性衰变(核衰变),实质是原子核受弱力作用下,两个质子和两个中子脱离了原子核。发生α衰变时,一颗α粒子会从原子核中射出。 α衰变发生后,原子核的质量数会减少4个单位,其原子序数也会减少了2个单位。
太阳内存在少量放射性元素,所以太阳内有α衰变。但是α粒子就是氦核,由于速度大,所以能够摆脱太阳的引力,发射到太空去。
2、热核裂变反应。这是指重原子核(铀、钚等放射性元素)分裂成为较轻的原子核的过程,可分为两类:
(1)可控核裂变反应。人们设计和建造了反应堆,使链式裂变反应成为自持的,能量的释放是缓慢和受控的,此时有效增殖系数等于1,既能使裂变反应待续下去,又能有效地利用核能,这种形式称作可控核裂变,可用于核电站、船舶动力等。
(2)不可控核裂变反应,如原子弹爆炸。
以上两种需要高纯度的放射性元素(铀、钚),这是人为制造的,在太阳上这些元素分散存在,所以太阳里没有核裂变反应。
3. 热核聚变反应。这是轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量的现象。热核聚变反应最典型的例子是氢弹爆炸。这需要非常苛刻的条件:1亿度以上的高温,太阳内最高温度是1500万度,离1亿度相差太远了,所以太阳内不可能有热核聚变反应。再说,太阳内氢的含量在几十亿年内都保持在72%,说明氢没有显著减少,而热核聚变反应需要消耗大量的氢,也就是说明太阳内没有热核聚变反应。
然而,太阳里含有宇宙所有的元素,是从哪里来的呢?原来,在太阳诞生初期,宇宙婴儿本身不会运动,是受到宇宙球面的挟持而运动的,这个挟持力来自宇宙结构能。宇宙结构能使宇宙婴儿成为一个巨大的高温高压的火球。其温度高达万亿度,压力超过亿亿个大气压,可以进行所有热核聚变反应,从而形成宇宙所有元素。自然的元素已经有138亿年的历史了。地球是从太阳分裂出来的,地球上的元素在太阳里都有,是以气态形式存在的。
自从宇宙婴儿分裂成为星系以后,由于温度降低,于是停止了热核聚变反应。现在的太阳已经没有热核聚变反应了,那么,太阳的光和热是从哪里来的?原来,太阳与宇宙婴儿一样,本身是不会运动的,是靠宇宙球面挟持着运动的。像地球一样,太阳一边自转,一边围绕银河系中心旋转。由于太阳表面的相对速度大于内部的,太阳内部的物质粒子要与表面的同速,就必须提高速度,于是结构能就给它们加速,这样太阳内部的温度就升高了。结构能是如何使它们加速的?弱力将大粒子分裂成小粒子,速度就加大了。弱力来自宇宙结构能,所以太阳的光和热来自宇宙结构能。
所谓宇宙结构能,是由宇宙结构产生的能。宇宙是由宇宙球面S和半径r形成的结构形式。由于S=4лr^2,其中л是不确定的,所以球面与半径的关系是不确定的,这样就产生了球面和半径的运动,这就是结构能的来源,也就是宇宙所有能和力的来源。