小花：人類真聰明！我忽然愛上他們了 ， 真的 。
小明：還有還有哦 ， 人類也喜歡上我們了 ， 他們在一個叫做核電站的裝置里利用我們 ， 為他們獲得源源不斷的能源 。
小花：什么！怎么利用的？
小明：你知道的 ， 100億噸鈾235 ， 要經過7億多年才會有50億噸發生衰變 ， 只剩下50億噸 。 而現在 ， 人類找到另一個加速鈾235裂變的方法了 ， 只要用一顆像你一樣的中子轟擊咱們這個家 ， 鈾235就會分裂成大小差不多的兩個中等質量的新核 ， 并產生巨大的能量 。

小花：這真是一個奇跡 ， 難道人類也通曉 ， 我們核子在不同原子核里時的質量變化？真有這般聰明？
小明：真的 ， 他們全知道啦！每個核子組成像鈾這樣的新家時 ， 核子損失的質量并沒有在那些中等質量的新家多 。
小花：等等 ， 就是我們從鈾核家搬到鋇原子核家的時候會變輕 ， 他們連這也知道啦？
小明：是的 。
小花：聰明的人類 ， 你們居然如此性感！
…………
平均結合能
小明和小花的故事講完了 。 咱們再來看看里面的涉及的原理 。
一個原子屬于什么元素 ， 中子說話不管用 ， 只有質子說了算 。



在氫元素中 ， 原子核里只有一個質子的叫氕（pie）原子；由一個質子和一個中子組成的叫做氘（dao）原子 ， 由一個質子和兩個中子組成的叫做氚（chuan） 。 氕、氘、氚都是氫元素 ， 它們互為同位素 。
氕原子核里面只有一個質子 ， 它除了跟電子結合外 ， 再沒有別的了 ， 但是氘和氚不同 ， 它們都是由2到3個核子組成 。 我們知道 ， 多個核子結合成某原子核時會釋放核結合能 ， 如果咱們把這個結合能除以原子核中核子的數量 ， 就得到了平均每一個核子的結合能 。 問題來了 ， 同樣一個核子 ， 它在組成氘核時結合能大一些呢 ， 還是組成氚核時結合能更大一些？答案是后者 。



如上圖 ， 橫坐標是核子的數量 ， 從1到270；縱坐標是各種元素下的平均結合能 ， 能量單位是兆電子伏 。
可以看見 ， 氚（ H3）的平均結合能在2.8兆電子伏左右 ， 而氘（H2）只有1.1兆電子伏多一點 。 氫的下一位元素氦 ， 從圖上可知 ， He4的平均結合能很高 ， He4（讀作氦4 ， 其原子核也就是我們經常聽說的α粒子 。 ）是太陽或者比太陽質量小的恒星中的主要聚變產物 ， 在太陽的核心里面 ， 4個自由的質子（也就是氕原子核）經過幾個步驟 ， 最終融合成氦原子核（α粒子） ， 平均每秒鐘大約要有3.7×10^38個質子結合成為α粒子 ， 并釋放出極其巨大的能量 。 太陽產生的能量只有22億分之一傳到了地球 ， 雖然分得很少很少 ， 但就算這樣 ， 太陽每秒鐘輻射到地球上的能量就相當于500萬噸煤 。
鐵峰頂



鐵元素處于最高位置附近 ， 也就是說 ， 56個核子共同組成鐵原子時 ， 平均每個核子釋放的結合能最大 ， 比鐵還重得多的那些元素 ， 其平均結合能是逐漸降低的 。 只有那些大質量恒星 ， 它們核心才可能產生鐵元素 ， 而大質量恒星的內部如果開始生成鐵、鎳等元素時 ， 那么就可以宣告恒星的末日到來了 。
為什么這么說呢？
聚變時 ， 能量的獲得是由質量虧損得到的 ， 虧損的質量越多獲得的能量越大 ， 所以我們能肯定 ， 別看同樣都是核子 ， 它們可偏心得很呢 ， 當它是在氘核里面時 ， 因為平均結合能小 ， 所以每個核子質量虧損的也就少 ， 換句話說就是比較重一些 ， 而在氦核中時 ， 因為平均結合能要大得多 ， 虧損的的質量也就大得多 ， 所以核子要輕一些 。

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