天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明,宇宙中氦生

天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究表明,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生后2分钟左右生成的;二是在宇宙演化到恒星诞生后,由恒星内部的氢核聚变反应生成的.

(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核聚变成氦核,同时放出两个正电子和2个中微子(ν0),请写出氢核聚变反应的方程,并计算一次反应释放的能量;

(2)研究表明,银河系的年龄约为t=3.8×1017 s,每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 J(即P=1×1037 J/s).现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应,试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字);

(3)根据你的估算结果,对银河系中氦的主要生成途径作出判断.

(可能用到的数据:银河系质量约为M=3×1041 kg,原子质量单位1 u=1.66×10-27kg,1 u相当于1.5×10-10 J的能量,电子质量me=0.000 5 u,氦核质量mα=4.002 6 u,氢核质量mH=1.007 8 u,中微子质量为零)

答案

(1) 4.14×10-12 J

(2)2%

(3)略


解析:

(1)核反应方程为

其质量亏损Δm=4mpmα-2me

释放的能量ΔEmc2=4.14×10-12 J.

(2)

氦的含量

(3)由估算结果可知,k≈2%,远小于25%的实际值,所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的.

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