太陽:我們的恆星

質子-質子鏈

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質子-質子鏈是為太陽供能的主要一套核反應。它一步一步地把宇宙中最輕、最常見的原子核——一個單獨的質子,也就是氫原子的原子核——逐漸搭建成氦,每一步都釋放出能量。

質子就是氫原子核,所以這條鏈本質上就是把氫變成氦。它無法一步完成。首先兩個質子必須融合,而這極其罕見,因為它們帶電相斥,而且其中一個必須在接觸的那一瞬間恰好變成中子;正是這緩慢的第一步,使太陽如此從容地消耗燃料。產物隨後再俘獲一個質子,形成一種輕的氦(氦-3),最後兩個氦-3核結合成普通的氦(氦-4),並吐回兩個質子。淨結果是四個質子變成一個氦-4核,而這個氦比原來四個質子輕了約0.7%。這點失去的質量按照愛因斯坦的 E = mc^2 以能量的形式釋放出來。

質子-質子鏈之所以重要,是因為它不僅是太陽、也是所有質量不超過太陽的恆星的主要能量來源,更是宇宙製造氦的主要工廠。它還異常穩定:那第一步融合的罕見性起到了剎車的作用,讓恆星能夠平穩發光數十億年,而不會把自己炸開。

第一步——兩個質子融合——極其不可能發生,以至於太陽核心裡一個普通的質子,即便置身1500萬攝氏度的高溫中,也要等上數十億年才輪到它。

正是這個瓶頸,使太陽能維持數十億年,而不是一瞬間就燒光。

一個常見的混淆:融合釋放能量,而分裂重原子(分裂,用於核電站和原子彈)則是相反的過程。恆星融合輕元素,而不是分裂它們。

又稱
pp chainp-p chain质子链反应