像氢这样的小原子核结合 产生像氦这样的大原子核的过程,称为核聚变。因为原子核必须克服静电斥力,聚变反应 需要 4000 万开尔文或更高的温度,因此称为热核反应。质量数在 40 到 100 之间的核素,每个核子都具有很高的结合能,一般是稳定的。因此,每个核子具有较低核结合能的 较轻原子核倾向于结合,从而产生 具有较高结合能的较重原子核。生成物与反应物核素的核结合能 之间的差异会产生巨大 能量。值得注意的是,形成 1 克氦-4 时所释放的能量 明显大于 1 克铀-235 裂变时所释放的能量。那么,核聚变是用来发电的吗?好吧,还没有!在核聚变所需的高温下,所有分子都离解成原子,这些原子电离,形成等离子体。对于这样的反应,强大的环形磁场可以用作反应堆。然而,它的有效利用仍然是一个技术难题。实际上,氢到氦的核聚变 是像太阳这样的主序星中 主要的氢燃烧过程之一。一旦恒星开始氦聚变,两个氦核就会结合成铍-8。与氦-4 不同,铍-8 高度不稳定,这使它成为一个吸热、容易逆转的聚变反应。随着氦聚变的加速,铍-8 变得更加丰富,并与氦-4 发生聚变,产生激发态碳-12,激发态碳-12 偶尔会弛豫到稳定的碳-12。在大质量恒星中,由 碳-12 和氦-4 结合引发的聚变反应链 产生了一系列元素,最高达到镁-24。随着进一步聚变反应产生更重的核素,反应物和产物 之间结合能的差异减小,导致这些反应产生的能量减少。这个序列终止于镍-56,它是 每个核子中结合能最高的物质之一。相反,在恒星或超新星独特爆炸 之前和期间,发生的多次中子或质子捕获事件 产生了更重的元素。