Question

太阳里的氢原子为什么经过核聚变后会变成氦原子？

Answer 1

当太阳中心温度达到1500度以上时，氢原子核（就是质子）就会互相聚合，成为氦原子核。这个核反应叫氢核的聚变反应。

温度是分子（或原子、亚原子粒子）内能的反映。温度越高，这些小尺度物质的运动速度越快。原子核（或质子）都带有正电荷。在温度较低时，它们虽然也能相向运动，但在同性相斥的正电荷作用下，它们无法相撞。而当温度升高到一定程度时，它们的运动速度非常快，就可能克服电斥力，相撞在一起，并形成新的原子核。这就是在高温下，氢核能够聚变为氦核的原理。

这个反应不是一步完成的，要经过几个步骤。以下是这个反应的过程图示。

首先是两个氢原子核（质子）相撞，结合后放出一个正电子和一个中微子，形成一个重氢核（原子核内有一个质子和一个中子）。然后这个重氢核再与一个质子结合，放出一个γ光子，形成一个氦3核（原子核内有两个质子和一个中子）。第三步，两个氦3核结合，组成一个氦4核（原子核内有两个质子和两个中子），同时放出两个质子。

总的反应是：四个氢核经过聚变反应，形成一个氦4核。同时放出两个正电子、两个中微子和两个γ光子。由于四个氢核的质量之和比一个氦4核的质量大千分之七，形成氦4核后，这多出的千分之七的质量就按照爱因斯坦的E＝mc^2，由质量变化为能量，并由向外发出的辐射带出太阳。

这个反应链也叫“质子－质子链式反应”。

反应中放出的γ光子，就是我们能看到的太阳光。

太阳里的氢就是这样经过核聚变后变成氦的。