恆星的原理是核聚變,那麼以核裂變為原理的天體是什麼樣子的呢

2020-12-04 科學拾遺

核聚變是人類最愛和最恨的東西,人們喜愛核聚變,是因為核聚變不僅能量十分巨大,而且還環保,再加上我們現在所用到的能源多多少少都和太陽有關,而太陽的能源就是來自核聚變。那人們為什麼恨核聚變呢?因為不知道從何時起,就有了科學家要實現可控核聚變了的說法,但是,誇張點的,就是十年之後實現核聚變,然後十年之後又是十年;低調點的就是五十年之後實現核聚變,然後也是五十年之後又是五十年,結果沒有什麼兩樣,人類只能繼續使用煤和石油,看著天上的星星發呆。

核聚變對恆星來說,就像人類呼吸那樣簡單,但對人類來說,難度無法估算,不過,我們今天要討論的並不是可控核聚變的問題。我們知道,恆星的原理是核聚變,而核聚變的條件很簡單,高溫高壓,其實更重要的是高壓,只要壓強夠了,溫度什麼的可以不用考慮。而宇宙中有上億億的恆星,非常普遍,就像大街上的白菜一樣普通,也就是說,核聚變對於宇宙來說,根本不是事,那麼,與核聚變相對應的核裂變呢?

我們知道,核裂變比核聚變簡單得太多,理論上,核裂變的反應條件就是擁有核裂變材料,也就是說核裂變反應不需要條件,可想而知,核裂變有多麼簡單。按道理,宇宙中應該存在很多以核裂變為原理的星球,但事實上,這種星球並不存在,至少人類還沒有發現,為什麼這樣呢?有人做出解釋,核裂變需要鈾元素,而宇宙中根本沒有那麼多鈾元素。但是這個理由是十分不靠譜的,地球有鈾,宇宙中的鈾就能比地球多無數倍,而且,對人類來說,核裂變的材料只能是鈾,但對宇宙來說,核裂變的材料可以是其他的元素,就像人類的核聚變材料只能是氫,但宇宙中,氫、氦、碳等等元素都能成為核聚變材料。

試想,當一個由重元素組成的超大星球,由於某些原因,它核裂變產生的力和其他的力平衡,那麼這樣的星球也和恆星差不多。與恆星不同的是,恆星的核聚變反應只存在於內部,而整個由重元素組成的超大天體都發生核裂變反應,因此,這樣的反應不知道比恆星劇烈了多少倍。而且,這樣的天體向外釋放出去的各種粒子勢必非常多,亮度肯定比恆星多了,當然,這樣的星體的壽命也必定不長。

在目前的人類的認知中,很難找到以核裂變為原理的天體,如果說那種天體的原理最可能是核裂變,那麼無疑就是白洞,雖然質量巨大,但向外釋放的能量和高速粒子太多了,以至於外部的物質都無法進入其內部。

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    關於元素的來歷,教科書上告訴我們宇宙大爆炸產生了氫、氦和微量鋰元素,恆星核聚變將誕生從氦到鐵之間的大部分元素,鐵以後的元素是怎麼來的?一般只會交代一句是從超新星爆發中誕生的,但問題是它們怎麼就從超新星中誕生了呢?
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    在人類目前所發現的能源中,核能的能量密度是最大的,而核能的利用又分為核裂變和核聚變。利用核裂變的原理,人類製成了原子彈,利用核聚變原理,人類生產出了氫彈。從這兩種核武器所釋放出來的威力,我們就能看到核能的能量之大。通過愛因斯坦發現的質能方程E=MC我們也能計算出物質所包含的巨大能量。能順利的獲取到這個能量或許能夠永遠地解決人類的能源危機。
  • 核聚變的最終產物是鐵元素,為什麼恆星的結局卻不是一顆鐵球?
    那麼小小的一個打氣筒體積不過幾百毫升都可以產生相當高的熱量,那麼像宇宙中體積超級龐大的天氣受到萬有引力的壓縮作用,產生的熱量不就更加恐怖了。所以在天體的內部核心中,高溫高壓的條件使得原子核之間發生了核聚變反應。因為核聚變反應會使得原子失去部分質量,根據愛因斯坦得質能方程,核聚變反應會釋放出巨大的能量。
  • 同樣是核聚變,為什麼太陽能夠燃燒數百億年,可氫彈一下就炸了?
    按人類目前的科技水平,如果失去了太陽帶來的熱量,那麼就會遭受滅頂之災。正因如此,人類對於太陽的研究從來都沒有停止過,從古代的日心說到現在,人類已經基本上搞懂了太陽燃燒的原理,但也有疑惑:同樣是核聚變,為什麼太陽能夠燃燒數百億年,而氫彈一下就炸了?
  • 可控核聚變是否真的有傳說中的那麼美好?
    自上個世紀,人類通過核聚變原理製造出了威力巨大的氫彈,便從中嘗到了核聚變原理的「甜頭」。科學家們於是開始思考,如果控制核聚變為人類所用,它將成為未來世界的新型能量來源,永久解決人類社會能源與環境問題。核聚變的原理所謂核聚變就是指將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核(或粒子)的一種核反應形式。我們知道氫有三種同位素——氕(H)、氘(2H/D)、氚(3H/T),這個氕也就是最常見的一種,佔99.985%。
  • 氫核聚變結束之後,是否意味著核聚變就會停止呢?
    其它的元素形成機制基本都跟恆星有關,我們都知道,恆星是宇宙中非常普遍的一種天體,它們內部時刻進行著核聚變,給黑暗寒冷的宇宙帶來了些許光明和溫暖。當宇宙早期形成了大量的氫和氦之後,這些氫和氦的凝聚也開始形成恆星。而恆星的誕生徹底改變了宇宙的演化。我們都知道,恆星基本是由氫元素組成的,而恆星內部的核聚變也可以不斷將氫聚變成氦。這就是氫氦聚變,我們的太陽現在就進行著這樣的聚變轉化過程。
  • 重建超新星核聚變能量反應
    這一發現將有助於未來研究超新星的工作原理以及我們可以從中學到什麼。核聚變的動力,比我們現在從裂變中獲得的更清潔、更有效的能量是我們的目標。在恆星的核心,核聚變反應一直在進行,這使得科學家們為地球上的能源生產創造了一個自然的研究課題。