
手机号:13333709510(微信同号) 13068761630 张老师
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| 现在我们已经知道了,太阳内部由于巨大的压力和温度,所以里面那些原子,其电子和原子核都是分家的。因此,我们可以想像,太阳内部其实大都是一锅质子粥加上一锅电子粥混合起来的汤。在这锅大汤中,质子和电子发了疯似的高速乱跑。
在说聚变的过程之前,我们先来了解一些必要知识。即:中子,质子和电子的相互关系。呵,它们能有什么关系呢?当然有了,这三种粒子共同构成原子这个大家庭,肯定是有关系的,而且还很近,近乎血缘关系。平时,电子是绕原子核转的,但是,我们之前说过,太阳内部不是这样,电子是到处乱蹿的,在这个乱蹿的过程中,电子免不了会与质子亲密接触,呵呵,这下麻烦了,电子本来带负电,而质子带正电,它们这一碰,就把双方的电荷中和了,没电了,蔫了,就像正一加负一等于零一样。于是,中子便诞生了,所以中子是不带电的,中性的。电子和质子粘在一起就成了新的粒子---中子。但是,如果中子不是老老实实地待在原子核这个保护壳里,其生命也是很短暂的。17分钟左右,它就分解成了质子和电子。而在一定的条件下,质子自身也会发生衰变:变成一个中子,一个中微子,一个正电子(注意,是正电子,所以电荷守恒。正电子是电子的反粒子) 如果我们用式子来表述他们的关系,那就是: 中子=质子+电子+中微子 质子=中子+正电子+中微子 刚才是电子与质子相碰撞的情况,现在我们说质子与质子相碰。相比上一过程,这个过程的发生要难的多的多,因为质子带的都是正电荷,异性相吸,同性相斥。当质子们互相接近的时候,巨大的电磁力就会把它们排斥开。科学家们计算,要想让质子们能够相撞,太阳内部必须有几百亿度的高温,而现实的情况是,太阳内部只有一千多万度。看来,太阳里的质子们是不能互相接吻的了。而要发生聚变,就必须质子与质子相撞。这个矛盾让很多早期的科学家们相信:太阳的能源绝对不是来自聚变! 最后,这个矛盾的解决,是基于乔治·伽莫夫的“隧道效应”。而隧道效应是建立在神奇的量子力学之上的,所以隧道效应自然也很神奇。我们可以打个比方来说一下隧道效应: 一群被判无期徒刑的犯人被关在一深墙大院内,那墙是如此的高,以至任何人也别想翻过,或跳过那道围墙。但是,经过很多年,有的犯人可以直接穿过墙壁而逃到外面去。这有点像“穿墙术”。呵呵,劳改犯们,你们先不要着急高兴,不要以为:啊!我们终于可以整一把“越狱”了! 因为,这种概率是如此之低。正如中国最最出色的科普作家所说:“你化成一团概率波直接穿过墙壁而走到房子外面,怎么说呢,不是完全不可能的,但机会是如此之低,以致你数尽了恒河沙,轮回了亿万世,宇宙入灭而又涅了无数回,还是难得见到这样的景象。”(量子力学史话) 现在矛盾解决了,质子在15000000度高温下仍然不具有足够的速度让它们相撞,但是根据隧道效应,它们相撞了,虽然概率是如此之低。但同时太阳内部的质子数又是如此之多,以致发生的次数就很多很多了。就像是抽奖,假如平均来说你抽1000次就可能中一次,那么你抽一万次就会中10次,而你抽一亿亿亿亿次后,你肯定就是名副其实的中奖大户了。 由于科普读物是如此众多,以致现在的初中生们也知道:所谓聚变,就是氢原子聚变成氦原子的过程。是的,我们一般所说的聚变就是这样。 那么,氢原子核是怎么聚变成氦原子核的呢?首先我们先复习一下,氦原子核里面有两个质子两个中子,核外有两个电子。氦原子是第二元素,也是第二轻的元素。因为太阳里面的原子,其电子与原子核是分家的,所以,聚变其实就是氢核聚变成氦核的过程。那么,它们又是怎么合成的呢?这存在很多种方案,就像北京与罗马之间存在很多条路一样。现在我们来探讨一下可能存在的方案。 一、先是两个质子相撞,并连在一起,组成了一个核,接着,一个中子撞进来,再接着,一个中子又继续撞进来,到此,氦核形成了。(这似乎是最直接的方案) 二、还是两个质子先相撞,之后,有一个电子与这“两个质子核”相撞。于是,电子与其中的一个质子变成了中子,这时,就成了氢的同位素:氘(dao)。氘核再与另一个氘核相撞,于是氦核便形成了。 三、一个电子与质子相撞,形成了中子,中子与质子相撞,形成了氘核……(同上) 四、先形成一个氘核,氘核里再撞进一个中子,形成氚(chuan)核。这时,氚核与另一个氘核相撞,之后,再放出一个多余的中子,于是氦核形成。 五、两个质子相撞后,其中一个质子发生衰变,生成一中子,并发射出一中微子,一正电子。这时,氘核形成,如果氘核再与一个质子相撞,就形成了由两个质子和一个中子构成的氦核,此时的氦核是氦的同位素氦3,化学式He3。当He3与另一个He3相撞,并同时放出两个质子,这时,具有两个质子两个中子的氦核便形成了。 六、……… 可以想见,我们还可以继续往下列出各种方案,一直能列到你若不用火柴撑住上下眼皮就会呼呼大睡的程度。以上五种方案,最简单的是第一种,其次第二种,第三种。而最麻烦的,最没事找事的是第四第五种。然而,实际的情况是,在氢弹里面,我们用的材料是氘和氚。即第四种方案。而在太阳的内部,科学家告诉我们,基本上都是按第五种方案来进行。 这个无奈的现象告诉我们,有时候,看似最便捷的路,其实是最难的路;最简单,最快的方法,有时候并不是最现实的方法。而看似最笨的方法,却恰恰可能是最聪明的方法。因此,如果以后有人向你推销“英语速成班”,“考研速成班”,“作家速成班”,“减肥速成班”,“容光焕发速成班”,“赚钱速成班”时,你一定得多留个心眼。 |
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