科学家能在地球上创造一颗恒星吗?

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太阳内部
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太阳系的中心是一个巨大的发电机。的地球围绕这个巨大天体的平均距离为9300万英里(1.496亿公里)。这是一个明星我们称之为太阳。太阳为我们提供了生命所必需的能量。但是科学家们能在地球上创造一个小型化的版本吗?

这不仅是可能的,而且已经被实现了。如果你把一颗恒星想象成一台核聚变机器,那么人类已经复制了地球上恒星的本质。但这一启示也有限定条件。地球上的核聚变例子规模很小,最多只持续几秒钟。

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为了理解科学家是如何制造恒星18新利最新登入的,有必要了解恒星是由什么组成的,以及核聚变是如何工作的。的太阳大约75%的氢和24%的氦。较重的元素构成了太阳质量的最后百分之。太阳的核心非常热——温度超过1500万开尔文(接近2700万华氏度或略低于1500万摄氏度)。

在这个温度下,氢原子吸收了太多的能量以至于它们融合在一起。这不是一件小事。氢原子的原子核是一个质子。将两个质子融合在一起需要足够的能量来克服电磁力。这是因为质子带正电荷。如果你熟悉磁铁,你就知道相似的电荷会相互排斥。但如果你有足够的能量来克服这个力,你就可以把两个原子核融合成一个。

在最初的融合之后,你剩下的是是氢的同位素。它是一个有一个质子和一个中子的原子。氘与氢聚变产生氦-3。两个氦-3原子聚变产生氦-4和两个氢原子。如果你把这一切都分解开来,它本质上意味着四个氢原子聚变产生一个氦-4原子。

这就是能量发挥作用的地方。一个氦-4原子的质量小于四个氢原子的总和。那么多余的质量去哪了?它被转化为能量。爱因斯坦的著名方程告诉我们,能量等于物体质量乘以光速的平方。这意味着最小粒子的质量相当于巨大的能量。

那么科18新利最新登入学家们是如何创造一颗恒星的呢?

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位于普林斯顿大学等离子体物理实验室的国家球形环面实验核聚变反应堆。
美联社照片普林斯顿大学等离子体物理实验室

创造足够的能量来克服电磁力并不容易,但美国在1952年11月1日成功做到了。当时,世界上第一颗氢弹艾维·迈克在伊卢格拉布岛被引爆。炸弹分为两级。第一级是裂变弹。裂变是原子核分裂的过程。这是美国在长崎和广岛使用的炸弹类型,以结束第二次世界大战。

艾薇·麦克的裂变炸弹元素是创造巨大能量所必需的,需要克服氢的电磁力,将其聚变成氦。最初爆炸产生的热量通过炸弹的铅外壳转移到一个装有液态氘的烧瓶中。烧瓶内的钚棒起到了聚变反应的点火作用。

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由此产生的爆炸规模为1040万吨。它完全摧毁了岛屿,留下了一个164英尺深(近50米),1.2英里(1.9公里)宽的陨石坑[来源:布鲁金斯学会].在短暂的一瞬间,人类利用星辰的力量创造了一种威力巨大的武器。热核时代开始了。

世界各地的实验室现在都在试图找到一种利用核聚变作为能源的方法。如果他们能找到一种方法来创造可持续和可控的反应,科学家们可以利用核聚变来提供数百万年的大量能量。燃料并不短缺——氢是充足的,海洋中有大量的氘。

但是,要想利用核聚变发电,我们还需要数年的研究和数十亿美元的资源投入。启动核聚变所需的能量,再加上核聚变产生的高温,使得建造能够容纳核聚变反应的设施变得困难。一些科学家正在研究大规模激光作为引发核聚变事件的一种方法。其他人则在探索等离子体——物质的第四种状态。但目前还没有人解开这个秘密。

我们可以在上面创建一个星号地球——至少在短时间内是这样。但我们能否维持这样的创造,并利用它惊人的能量,还有待观察。

点击下一页的链接,了解更多关于恒星和能量的知识。

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更多优质链接

  • 布鲁金斯学会。“迈克测试,1952年11月1日。”2010.(2010年5月20日)http://www.brookings.edu/projects/archive/nucweapons/mike.aspx
  • 布赖恩考克斯。“我们能在地球上制造一颗恒星吗?”BBC的视野。2009年2月。(2010年5月19日)http://www.bbc.co.uk/programmes/b00hr6bk
  • 布赖恩考克斯。“18新利最新登入如何在地球上建造一颗恒星。”BBC新闻。2009年2月16日。(2010年5月18日)http://news.bbc.co.uk/2/hi/sci/tech/7891787.stm
  • 灰色,Richard。“科学家计划点燃人造小恒星。”电讯报》。2008年12月27日(2010年5月18日)http://www.telegraph.co.uk/science/science-news/3981697/Scientists-plan-to-ignite-tiny-man-made-star.html
  • 洛斯阿拉莫斯国家实验室。“氦”。2003年12月15日(2010年5月18日)http://periodic.lanl.gov/elements/2.html
  • 洛斯阿拉莫斯国家实验室。“氢”。2003年12月15日(2010年5月18日)http://periodic.lanl.gov/elements/1.html
  • 美国国家航空航天局。“太阳。”美国宇航局的世界图书。(2010年5月18日)http://www.nasa.gov/worldbook/sun_worldbook.html
  • 天体物理观察家。“氢聚变”。2004年10月6日。(2010年5月19日)http://www.astrophysicsspectator.com/topics/stars/FusionHydrogen.html
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