Question

天文學(xué)家測(cè)得銀河系中氦的含量約為25%，有關(guān)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(nèi)部氫核聚變反應(yīng)生成的.

（1）把氫核聚變反應(yīng)簡化為4個(gè)氫核（）聚變成氦核（），同時(shí)放出2個(gè)正電子（）和2個(gè)中微子（ν）.請(qǐng)寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程式，并計(jì)算一次反應(yīng)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(chǎn)生的能量約為1×10³⁷J（即P=1×10³⁷J/s）,現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng)，試估算銀河系中氦的質(zhì)量（最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字）.

（3）根據(jù)你的估算結(jié)果，對(duì)銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷.

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

Answer 1

解析：（1）方程式：.

其質(zhì)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(zhì)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(chǎn)生的.

答案：（1）　4.14×10^-12J（2）6.0×10³⁹ kg

（3）宇宙誕生后不久產(chǎn)生的