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網友問:任何物質都可以發生核聚變嗎?為什麼?

由 艾伯史密斯 發表于 遊戲2022-09-07
簡介要使鐵元素繼續聚合,則需要60億~100億度的溫度,在恆星內部是達不到該反應條件的,只有在超新星或者中子星合併過程中,可以實現鐵元素向重元素的聚合,而且聚合過程會吸收大量能量

任何原子核都能裂變嗎

廣義上的核聚變,指質量較小的原子,在一定條件下發生聚合作用,然後生成更重的原子;在理論上,只要比一個原子還存在更重的原子,那麼就能發生聚合作用。

一般我們說的核聚變,主要指氘核與氚核生成氦核的過程;因為以目前人類的技術條件,只能大量實現氫元素聚變為氦元素的過程,比如氫彈就是這樣的。

網友問:任何物質都可以發生核聚變嗎?為什麼?

任何一種元素的原子核,都由中子和質子組成,元素之間的差異(包括同位素),本質上就是中子數量和質子數量的不同組合。

各種元素的基本構成單位都相同,所以在理論上,我們可以利用任何元素,在一定條件,去製造另外一種元素,可以是聚變,也可以是裂變,只不過所需條件有難有易而已。

在物理學上,用“比結合能”表示每種元素中,核子(質子和中子)被分離的難易程度,比結合能越高,就越難把其中的核子分離出來:

網友問:任何物質都可以發生核聚變嗎?為什麼?

圖中可以看出,Fe-56的比結合能是最高的,說明鐵元素是所有原子中最穩定的;比鐵輕的元素聚變,以及比鐵重的元素裂變,大體上都會釋放能量。

原子核透過強力把中子和質子聚合在一起,當中子和質子數量足夠多時,接近了強力的作用範圍邊界,原子核反而變得不穩定,這也是重元素更容易實現核裂變的原因,同時因為質量虧損將釋放大量能量。

網友問:任何物質都可以發生核聚變嗎?為什麼?

輕元素的核聚變反應,需要極高壓力和溫度,反應條件也各不相同,比如下圖表中,就是大質量恆星內部,核聚變進行的溫度條件:

網友問:任何物質都可以發生核聚變嗎?為什麼?

當恆星聚變到鐵元素時,恆星反應就停止了;要使鐵元素繼續聚合,則需要60億~100億度的溫度,在恆星內部是達不到該反應條件的,只有在超新星或者中子星合併過程中,可以實現鐵元素向重元素的聚合,而且聚合過程會吸收大量能量。

網友問:任何物質都可以發生核聚變嗎?為什麼?

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