不能用經典理論考慮這個問題。

強力的力程是 [公式] 量級,兩個氫原子核(質子)接近到這個距離需要克服的庫倫勢壘 [公式]

1500萬K時,粒子的平均動能 [公式] ,是勢壘的1/1000。想要粒子的平均動能大於勢壘需要百億度的高溫,而目前人造的託卡馬克裝置溫度極限也就在1億度量級,貼個之前的新聞:

中國「人造太陽」首次實現1億度運行?

www.guancha.cn圖標

但是,根據量子力學, [公式] 時,粒子仍有概率穿過勢壘,即隧道效應(量子隧穿),

示意圖,粒子出現在x?處的概率正比於φ(x?)的平方。即使粒子的能量<勢壘U?,粒子也可能出現在右側。

對於太陽 [公式] 時,發生隧穿的概率大約 [公式] ,所以恆星可以以很慢的速率維持核反應很長的時間。

補充說明:

1.壓強對能壘的影響可以忽略。氣體壓強是大量粒子不斷碰撞器壁,對器壁施加衝量產生的。相同溫度下加壓可以增加粒子數密度從而減小粒子間平均距離,但是這個量與強力的力程 [公式] 相比還是太小了。為了使能壘減小一個數量級,質子的平均距離需要達到 [公式] ,此時物質的密度在 [公式] 量級(也是中子星的平均密度)。

2.粒子的平均動能低,不代表所有粒子的動能都小於能壘,需要排除這一項的影響。

通常恆星內部的情況下,原子很難發生簡併,可以認為粒子服從麥克斯韋分佈:

[公式]

質子動能大於能壘 [公式] 時,粒子速度 [公式]

註:可以用相對論修正,但是誤差不大沒必要

則粒子動能足夠大可以越過能壘的概率 [公式] ,這個積分不能用初等函數的形式表示,不過可以放縮一下計算 [公式] 的上限:

[公式][公式] ,顯然對 [公式]

[公式]

而太陽只有 [公式] 個重子(中子+質子),所以說經典理論不能解釋核反應的發生。

3.這只是一個估算,實際因為恆星內有稠密的電子氣體,原子核周圍的電子可以部分屏蔽核的正電荷,使庫倫勢壘變小,但不會有數量級上的偏差。


嗯,這個問題在歷史上有過,按照經典理論,太陽的核心溫度不足以使氫原子核克服庫倫排斥,達到強力作用範圍。因此不能觸發聚變。但這套說辭的問題,在於它沒有考慮量子效應,氫原子核之間的庫倫排斥實際上是一個勢磊,而對於高速運動的氫原子核,它是有一定概率穿透勢磊的。因此能夠觸發可持續的核聚變。之前聽過一個講可控核聚變的課程,對於可控核聚變重要的是溫度,壓強,持續時間的三重積,太陽的溫度相比託卡馬克裝置裡面上億度的溫度低,但人家壓強巨大,反應時間接近無限啊


簡單地回答就是概率問題。實際上,你哪怕只有15℃,也有概率能發生核聚變。只不過概率很低很低很低很低。。。太陽每秒核聚變損失近五百萬噸的質量,和太陽本身1.9×10^30千克(1.9×10^27噸)的質量比,中間差了10^20的數量級。那也是一個很小很小的概率。


太陽核聚變的實質就是兩個氫原子距離足夠近,克服庫侖力達到強力的作用範圍。為什麼太陽只需要1500萬°就能反應?很簡單,因為太陽有超大的質量,內部因為引力的作用能形成2000億個大氣壓的壓強。地球根本不可能有這麼大的壓強。所以只能靠更高的溫度使得原子運動更劇烈。


實現核聚變要達到的條件:高速粒子正面碰撞。

分解下這句話,如下:

1.粒子要高速運動。2.正面碰撞。

一、如何實現呢?

1.粒子達到高速運動,這項比較好理解,宏觀上就是高溫。

2.粒子不規則運動要達到正面碰撞。這項只能做到提高粒子正面碰撞的概率,就是要增大粒子的密度。

3.以上兩條,要實現粒子高速高密度,就可以實現核聚變。

二、問題:粒子高速後會迅速膨脹,會以原子態穿透任何物質。

所以,要把粒子束縛在一定空間中。

三、解決辦法:利用力束縛高速粒子。我們存在的世界目前除原子核內的強力弱力,只有萬有引力和電磁力這兩種力。

1.萬有引力,太陽用萬有引力束縛高速粒子在太陽中,實現核聚變。

2.人工核聚變,託卡馬克裝置,給帶電粒子加速,用強磁場束縛粒子在一個空間中。


百度一下勞森判據就知道了。等離子體能否穩定聚變取決於溫度和密度兩個變數,並且都是正相關。太陽溫度不夠,但內核壓力夠啊。量子隧穿效應只是聚變能點燃的觸發條件,而不是維持反應的條件


合理懷疑題主問的是作業,作業就自己想自己做

只有一個問題沒有前言後語,這怕不是你獨立思考所提出的問題吧

普通人不會感興趣太陽中心溫度有多少,也不會感興趣為什麼這個溫度在經典假設下不會引發核聚變。事實上不管是科普還是教科書提到太陽中心溫度和核聚變的條件都會詳細介紹經典和量子的區別,能問出這樣的問題只能是你看到了一個這樣的作業來問的


因為太陽中心壓力高,比地球上無知的人類做出來的託卡馬克要牛逼


先審題:題主這裡問的其實是太陽相對託卡馬克之類的核心溫度要低,為何能產生核聚變,並發光。

先說答案:這個問題是偽命題。太陽沒有發生核聚變,及核聚變致光作用。

關於太陽的大多數理論是錯的,比如,說太陽是一個氣體星球,錯了,說太陽發光是核聚變,錯了,說太陽系形態是由太陽為核心、八大行星構成的一個黃道面結構,偏頗,等等。

太陽發光,是人類發現太陽存在一個光球層,並將發光原因歸結於核聚變。對於這種表述,要區分什麼是現象,什麼是理論。這裡說太陽存在一個光球層是現象表述,是個人有相應儀器就能觀察到,而說這個光球層發光是源於核聚變,其實是理論,也即是猜測、假說,而非什麼被證明的正確的事實。在於這種所謂的證明根本沒有證明,只是科學界忽悠人所致:

通過太陽光譜檢測到主體光譜是由氫、氦,是不能說明太陽主體成份是氫氦,只能說明發光主體是氫氦。將發光主體=氫氦,當作成份主體=氫氦,就會發生低級邏輯錯誤——兩者並無正相關關係,萬一存在不發光的更多的成份,如何被證明不存在?所有隻會背書的人是不曾想過這一問題的。將發光主體=氫氦,當作成份主體=氫氦,並得出太陽是氣體星球,然後用連內在作用機制都不知道的所謂萬有引力來作為氣體星球穩定存在的原因,其實一點都不科學。

而根據全息原理,太陽只是地球的放大版,兩者有接近的主體結構。這比「太陽是氣體星球而地球是陸地星球」更簡約,還符合剃刀原理。太陽,其實是一個陸地星球。地球什麼結構,太陽基本也是什麼結構,也即太陽有太陽地殼、太陽地幔、太陽地核,有太陽大氣層,太陽範艾倫帶,及更多結構。

太陽發光,其實是太陽範艾倫帶的等離子強烈振動發光,而非什麼核聚變導致。人類對地球範艾倫帶研究比較多,發現地球範艾倫電磁輻射很強。太陽外圍的結構也是類似,存在一個電磁輻射很強的範艾倫帶,只是由於太陽時空尺度太大,這太陽範艾倫帶的電磁輻射能量,強到可以發出可見光,表達為光球層。這就是太陽發光原因。

如此可知,太陽只有 1500 萬 ℃,沒有發生核聚變致光作用。於是說題主這個問題是偽命題,根源在於西方錯誤科學理論的誤導。


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