原子核聚变后中子与质子数都不变,亏损的质量来自哪?

在这个话题中其实有两个问题,因为我们需要了解损失的这些质量去哪里了?然后还要搞清楚这些质量来自哪里?为什么要倒过来说,因为根据现象寻找本质是我们科学的学习方法,咱不妨来了解下!

一、核聚变中,亏损的质量去哪了?

也许这个问题比较容易回答,因为爱因斯坦在1905年狭义相对论中的质能方程清楚的告诉了我们E=MC^2,损失的质量彻底转换成了能量!这是原子核中所释放的,人类最为向往的“无限能源”!

第一阶段反应是:1H+1H→2D+e(+)+v,ΔE=1.442MeV,Q(v)=0.265MeV;

第二阶段反应是:2D+1H→3He+γ,ΔE=5.494MeV

第三阶段反应是:3H3He+3He→4He+2H,ΔE=12.860MeV

我们撇开太阳内部从氕到氦2,然后又衰变为氘核的缓慢过程,直接从氘元聚变成氦3比较容易理解,因为此时将会发生明显的质子聚变的过程

2D+1H→3He

一个质子+一个中子的氘和一个质子的氕聚变成了2个质子+一个质子的氦3

在整个过程中,质子数两没有改变,中子的数量也没有改变,那么为什么会出现质量亏损?

原子核的质量总是小于组成它的质子的质量之和,两者的质量差我们称之为质量亏损!任何粒子的结合都伴随着质量亏损,唯一的区别就是大小差异!比如一个电子和质子结合成氕时,质量仅有13.6eV/c^2!几乎被忽略不计!

二、亏损的质量源自哪里?

这可能是很多话题中没有交代清楚的,总质量减少,但分配的质子与中子又不变,这是一个脑筋急转弯吗?其实并不是!

亏损的质量我们需要从夸克中需寻找答案!轻夸克的质量极小,甚至都可以忽略,但中子和质子是由轻夸克组成的质子和中子质量却很大,这表明夸克之间的超强相互作用力已经在质子和中子的质量上体现出来了,因此质子与中子结合成原子核时,所亏损的部分质量就来自于夸克间的相互作用能的减少,因此总的质量将体现在原子核的总质量变化上!