宇宙的终极秘密~统一场论（中）~核聚变的秘密

1964年，美国物理学家默里.盖尔曼等人各自独立从理论上预言在中子和质子中存在未知的粒子，1969年，通过实验证实质子与中子存在多个基本粒子，构成质子与中子的基本粒子被命名为上夸克与下夸克。

在质子与中子中发现基本粒子后，科学界相继从理论上预言存在新的基本粒子，实验也证实了其存在，后来形成物理学的基础理论~“标准模型理论”，标准模型理论认为，物质是由“构成物质的基本粒子”构成，并通过“传递力的基本粒子”而结合在一起。

构成物质的基本粒子分为夸克与轻子两类，夸克有上下夸克等共计六种，轻子包括电子等共计六种，不过，构成原子的只有上夸克、下夸克与电子三种基本粒子。

传递力的基本粒子包括传递电磁力的光子、传递强力的胶子、传递弱力的玻色子以及可能传递引力的引力子。

通过交换胶子，三个夸克组成质子和中子，通过胶子传递的强力，具有类似弹簧的性质，夸克之间的距离越远，强力就越强，当夸克之间越接近时，强力就越弱，这时的夸克可以自由活动，当夸克自由活动间的距离越来越远时，强力瞬间变大，牢牢的把夸克束缚在质子与中子内。

质子与中子都是由上夸克和下夸克组成，一个夸克的质量大约是一个质子或中子质量的千分之一到几百分之一，因此，构成质子和中子的三个夸克的质量加起来也只占质子或中子质量的几百分之一到一百分之一。

质子与中子其余的百分之99的质量，大约一半来源于强力的势能，另一半来源于在强力的势能中运动的夸克的动能，以接近光速运动的夸克被束缚在质子和中子中，根据质能转换方程式E=mc的平方，夸克在质子与中子运动的巨大能量，被观察者以观测到以质量的方式存在，所以，质子与中子的质量的百分之99来源于夸克在质子与中子中的运动能量转换而成的质量，也就是说，由质子和中子组成的原子核的质量，百分之99来源于夸克间的“强力”。

在各种元素的原子核中，有些元素的原子核非常不稳定，随着时间的推移而破坏，这就是“弱力”的作用，这些不稳定的元素的原子核中的中子，会失去部分质量，变为比中子轻的“质子”。

组成质子的夸克有三个，其中两个夸克是上夸克，一个是下夸克；组成中子的夸克也是三个，其中一个是上夸克，两个是下夸克。下夸克的质量大约是上夸克质量的一倍，因此拥有两个下夸克中子的质量大约是拥有一个下夸克的质子质量的1.25倍。

那么，这些不稳定的元素的原子核内的中子，随着时间的推移，组成中子的三个夸克中的一个下夸克会衰变成为一个上夸克，这个“中子”变成由两个上夸克和一个下夸克组成的“质子、电子与反电子中微子”，同时失去这个中子百分之20的质量。

引发这种变化的力，就是“弱力”，传递弱力的玻色子属于基本粒子的轻子，分为带正电的W+粒子和带负电的W-粒子，以及带中性电的Z粒子三种，中子里面的一个下夸克释放出一个W-粒子，转化为一个上夸克，W-粒子则快速转化为电子与反电子中微子，这被称为元素的衰变，这些不稳定的元素，被称为“放射性元素”，元素的衰变就是“弱力”的作用。

恒星的能量来源“核聚变”也是“弱力”所产生的作用，核聚变是指不同的原子核相同聚合，生成新的更重元素的原子核并且释放出巨大能量的反应，在恒星中心主要发生“pp链反应”，即质子与质子反应，氢核聚变反应。

在这个阶段中，弱力在两个氢原子核（氢原子核内只有一个质子，没有中子）挨近的瞬间发生作用，其中一个氢原子核内的质子中的一个上夸克转化为下夸克和W+粒子，这个质子转变为中子，并在“强力”的作用下迅速与另一个氢原子核的质子结合，成为“氘”原子核，W+粒子很快分裂，转化为电子中微子与正电子。

由于中子的质量（能量）大于质子，通常情况下，一个单独的质子不可能转变为中子，恒星中心的质子转化为中子后，这个中子迅速与另一个质子（氢原子）结合成“氘”，氘原子核的质量减少变轻，其质量小于两个质子质量的总和，这种现象被称为~“质量亏损”，质量亏损的氘原子核能量降低，之后，两个氘原子核在强力的作用下，组成一个氦原子核。

由于弱力的影响空间比较小（弱），氢原子核内的质子很难转换为中子，所以恒星才能在漫长的时间内持续进行核聚变反应，而不是一下子用光恒星内部所有的氢元素，核聚变反应所产生的氦原子核的质量比四个质子（氢原子核）的总质量减少百分之0.7，根据质能转换方程，失去的这部分质量转换成恒星的能量，以“光”的形式把能量辐射出去。

（未完待续）

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