作业帮太阳内部发生的核聚变反应原理是什么?（高手回答）
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/07/18 04:37:41
太阳内部发生的核聚变反应原理是什么?（高手回答）
太阳内部发生的核聚变具体是几个氢（三种同位素氕氘氚）怎样变为几个氦和电子、中微子、伽马射线的?
太阳内部发生的核聚变具体是几个氢（三种同位素氕氘氚）怎样变为几个氦和电子、中微子、伽马射线的?
太阳核聚变属于质子-质子链反应：
第一个步骤是两个氢原子核聚变1H（质子）成为氘,一个质子经由释放出一个 e+和一个中微子成为中子.
1H + 1H → 2H + e+ + νe 在这个阶段中释放出的中微子带有0.42MeV的能量.
第一个步骤进行的非常缓慢,因为它依赖的吸热的β正电子衰变,需要吸收能量,将一个质子转变成中子.事实上,这是整个反应的瓶颈,一颗质子平均要等待109年才能融合成氘.
正电子立刻就和电子湮灭,它们的质量转换成两个γ射线的光子被带走.
e+ + e− → 2γ （它们的能量为1.02MeV） 在这之后,氘先和另一个氢原子融合成较轻的氦同位素,3He：
2H + 1H → 3He + γ （能量为5.49 MeV） 然后有三种可能的路径来形成氦的同位素4He.在pp1分支,氦-4由两个氦-3融合而成；在pp2和pp3分支,氦-3先和一个已经存在的氦-4融合成铍.在太阳,pp1最为频繁,占了86%,pp2占14%,pp3只有0.11%.还有一种是极端罕见的pp4分支.
pp1分支：
3He +3He → 4He + 1H + 1H + 12.86 MeV 完整的pp1链反应是放出的净能量为26.7MeV.pp1分支主要发生在一千万至一千四百万K的温度,当温度低于一千万K时,质子-质子链反应就不能制造出4He.
pp2分支：
3He + 4He → 7Be + γ
7Be + e− → 7Li + νe
7Li + 1H → 4He + 4He
pp2分支主要发生在一千四百万至二千三百万K的温度.
90%的在7Be(e−,νe)7Li*的反应中产生的中微子,90%带有0.861MeV的能量,剩余的10%带有0.383 MeV 的能量（依据锂-7是在基态还是激发态而定）.
pp3分支：
3He + 4He → 7Be + γ
7Be + 1H → 8B + γ
8B → 8Be + e+ + νe
8Be ↔ 4He + 4He
pp3链反应发生在二千三百万K以上的温度.
pp3链虽然不是太阳主要的能量来源（只占0.11%）,但在太阳中微子问题上非常重要,因为它产生的中微子能量是非常高的（高达14.06 MeV）.
pp4或Hep 虽然预测上有这种反应,但因为极为罕见（在太阳中只占千万分之三的量）,因此从未曾在太阳中被观测到.在此种反应中,氦-3直接和质子作用成为氦-4,可以产生能量更高的中微子（高达18.8 MeV）.
3He + 1H → 4He + νe + e+
第一个步骤是两个氢原子核聚变1H（质子）成为氘,一个质子经由释放出一个 e+和一个中微子成为中子.
1H + 1H → 2H + e+ + νe 在这个阶段中释放出的中微子带有0.42MeV的能量.
第一个步骤进行的非常缓慢,因为它依赖的吸热的β正电子衰变,需要吸收能量,将一个质子转变成中子.事实上,这是整个反应的瓶颈,一颗质子平均要等待109年才能融合成氘.
正电子立刻就和电子湮灭,它们的质量转换成两个γ射线的光子被带走.
e+ + e− → 2γ （它们的能量为1.02MeV） 在这之后,氘先和另一个氢原子融合成较轻的氦同位素,3He：
2H + 1H → 3He + γ （能量为5.49 MeV） 然后有三种可能的路径来形成氦的同位素4He.在pp1分支,氦-4由两个氦-3融合而成；在pp2和pp3分支,氦-3先和一个已经存在的氦-4融合成铍.在太阳,pp1最为频繁,占了86%,pp2占14%,pp3只有0.11%.还有一种是极端罕见的pp4分支.
pp1分支：
3He +3He → 4He + 1H + 1H + 12.86 MeV 完整的pp1链反应是放出的净能量为26.7MeV.pp1分支主要发生在一千万至一千四百万K的温度,当温度低于一千万K时,质子-质子链反应就不能制造出4He.
pp2分支：
3He + 4He → 7Be + γ
7Be + e− → 7Li + νe
7Li + 1H → 4He + 4He
pp2分支主要发生在一千四百万至二千三百万K的温度.
90%的在7Be(e−,νe)7Li*的反应中产生的中微子,90%带有0.861MeV的能量,剩余的10%带有0.383 MeV 的能量（依据锂-7是在基态还是激发态而定）.
pp3分支：
3He + 4He → 7Be + γ
7Be + 1H → 8B + γ
8B → 8Be + e+ + νe
8Be ↔ 4He + 4He
pp3链反应发生在二千三百万K以上的温度.
pp3链虽然不是太阳主要的能量来源（只占0.11%）,但在太阳中微子问题上非常重要,因为它产生的中微子能量是非常高的（高达14.06 MeV）.
pp4或Hep 虽然预测上有这种反应,但因为极为罕见（在太阳中只占千万分之三的量）,因此从未曾在太阳中被观测到.在此种反应中,氦-3直接和质子作用成为氦-4,可以产生能量更高的中微子（高达18.8 MeV）.
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