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2013 年 8 月 4 日

太陽系的前世今生 (216):質子-質子鏈反應 (Proton-Proton Chain)

影像提供 :  維基百科
文字提供 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 :  1939 年,美國天文學家漢斯•貝特Hans Albrecht Bethe,1906.7.2.-2005.3.6. )分析了氫融合成氦的可能過程, 他選擇了兩種認為可能發生在恆星內產生能源的機制。第一種是質子 質子鏈反應 (Proton-Proton Chain) ,是質量像太陽 (sun)或比太陽輕的恆星產生能源的主要方式:

        第一個步驟是兩個氫原子 (1H) 核融合 1H(質子 (Proton,p))成為 (deuterium2H):平均需 109

                1H + 1H → 2H + e+ + νe         (電子微中子 (neutrino)  νe 帶有 0.42 MeV 的能量1 MeV = 1.602 × 10-13 焦耳)

        正子 ( 正電子, Positrone+) 立刻就和電子Electrone-) 湮滅,它們的 質量 (Mass) 瞬間完成轉換成兩個 γ 射線 光子 (Photon) 被帶走:

                e+ + e− → 2 γ                         (它們的能量為 1.02 MeV)

        氘先和另一個氫原子融合成較輕的氦同位素 (tritium3H):

                  2H + 1H → 3He + γ                (能量為 5.49 MeV)

        然後有三種可能的路徑來形成helium) 的同位素 4He  (helium-4):

        pp1 分支 (在絕對溫度  1,000 萬至 1,400 萬 K 的溫度):

                 3He + 3He → 4He + 2 1H  + 12.86 MeV

        pp2 分支 (在絕對溫度 1,400 萬至 2,300 萬 K 的溫度):

               10% 3He + 4He → 7Be + γ + 0.383 MeV

                                     90% 7Be + e− → 7Li + νe + 0.861 MeV

                                                                7Li + 1H → 4He + 4He

        pp3 分支 (在絕對溫度 2,300 萬 K 以上的溫度) :

                3He + 4He → 7Be + γ

                                           7Be + 1H → 8B + γ

                                                        8B → 8Be + e+ + νe  + 14.06 MeV

                                                                  8Be ↔ 4He + 4He

       

明日主題 : 太陽系的前世今生 (217):核融合與能量釋放
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