Question

天文學家測得銀河系中氦的含量約為25%，有關研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩條，一是在宇宙中誕生后3分鐘左右生成的，二是在宇宙演化到恒星誕生后，由恒星內部氫核聚變反應生成的.

（1）把氫核聚變反應簡化為4個氫核（）聚變成氦核（），同時放出2個正電子（）和2個中微子（ν）.請寫出該氫核聚變反應的方程式，并計算一次反應釋放的能量.

（2）研究表明，銀河系的年齡為t=3.8×10¹⁷s，每秒鐘銀河系產生的能量約為1×10³⁷J（即P=1×10³⁷J/s）,現假定該能量全部來自上述氫核聚變反應，試估算銀河系中氦的質量（最后結果保留一位有效數字）.

（3）根據你的估算結果，對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷.

（可能用到的數據：銀河系質量為M=3×10⁴¹kg,質量單位1u=1.66×10^-27kg,1u相當于1.5×10^-10J的能量，電子質量M_e=0.000 5u,氦核質量M_α=4.002 6 u,氫核質量M_H=1.007 8 u,中微子（ν）質量為零）.

Answer 1

解析：（1）方程式：.

其質量虧損為Δm=4M_p-M_α-2M_E=0.028 11 u=4.664 6×10^-29 kg.

ΔE=Δmc²=4.14×10^-12J.

（2）氦的質量

≈6.0×10³⁹ kg.

（3）氦的含量

由估算可知，k=2%＜25%.故銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久產生的.

答案：（1）　4.14×10^-12J（2）6.0×10³⁹ kg

（3）宇宙誕生后不久產生的