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科学家可以在地球上造星吗?

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我们太阳系的中心是一台巨大的核发电机。在地球围绕着这个庞大的身体在93万英里(149600000公里)的平均距离。这是我们称为太阳的星星。太阳为我们提供了生命所必需的能量。但是科学家用他们的智慧可以在地球上创建一个小型化的版本吗?

这不仅是可能的-它已经完成了。如果您将恒星视为核聚变机器,则人类的智能科技已经复制了地球上恒星的性质。但是这个启示有限定词。地球上的融合例子规模很小,最多只能持续几秒钟。

为了了解科学家如何用智能科技制造恒星,有必要了解恒星是由什么构成的以及聚变是如何工作的。的太阳为约75氢%和24%氦。较重的元素占太阳质量的最后百分比。太阳的核心极热-温度超过1500万开氏度(接近2700万华氏度或略低于1500摄氏度)。

在这些温度下,氢原子吸收了太多能量,以至于它们融合在一起。这不是一件小事。氢原子的核是单个质子。将两个质子融合在一起需要足够的能量来克服电磁力。那是因为质子带正电。如果您熟悉磁铁,就会知道类似的电荷会相互排斥。但是,如果您有足够的能量来克服此力,则可以将两个原子核融合为一个。

最初的聚变后剩下的就是氘,即氢的同位素。它是一个带有一个质子和一个中子的原子。将氘与氢融合可产生He-3。将两个氦3原子融合在一起可产生氦4和两个氢原子。如果将所有这些分解,则基本上意味着四个氢原子融合形成一个4号氦原子。

这就是能量发挥作用的地方。氦4原子的质量总共少于四个氢原子。那多余的质量又去了哪里呢?它转化为能量。正如爱因斯坦的著名方程式告诉我们的那样,能量等于物体的质量乘以光速的平方。这意味着最小的粒子的质量相当于巨大的能量。

那么科学家如何用他们的智慧创造一颗星星呢?


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普林斯顿大学等离子体物理实验室的国家球形托鲁斯实验聚变反应堆。
普林斯顿大学等离子体物理实验室的国家球形托鲁斯实验聚变反应堆。
美联社照片/普林斯顿大学等离子体物理实验室
制造足够的能量来克服电磁力并不容易,但是美国在1952年11月1日成功做到了。那时,世界上第一枚氢弹常春藤迈克在Elugelab岛上引爆。炸弹有两个阶段。第一阶段是裂变炸弹。裂变是分裂核的过程。这是美国在长崎和广岛用来结束第二次世界大战的炸弹类型。

常春藤迈克(Ivy Mike)的裂变炸弹元素是产生克服氢将其融合成氦的电磁力所需的大量能量所必需的。最初爆炸产生的热量通过炸弹的铅壳传递到装有液态氘的烧瓶中。烧瓶内的棒充当聚变反应的点火点。

最终爆炸的大小为10.4兆吨。它完全淹没了该岛,留下了一个深164英尺(近50米)和1.2英里(1.9公里)的环形山[来源:布鲁金斯学会]。短暂的一刻,人类利用了恒星的力量来制造出巨大力量的武器。热核时代已经开始。

现在,世界各地的实验室都在尝试寻找一种方法来利用聚变作为能源。如果他们能够找到产生可持续且可控制的反应的方式,那么科学家可以利用聚变技术提供数百万年的大量能量。不乏燃料-氢气丰富,海洋中有大量氘。

但是,要达到可以利用聚变技术发电的地步,将需要数年的研究和数十亿美元的资源。引发聚变所需的能量数量加上事件产生的强烈热量,使得难以建造能够容纳反应的设施。一些科学家正在将大型激光视为点燃聚变事件的一种方式。其他人正在探索等离子体的选择-等离子体的第四种状态。但是还没有人解开这个秘密。

因此,用我们的智慧智能科技可以至少在短时间内在地球上创造一颗恒星。但是,我们能否维持这种创造并利用其惊人的能量还有待观察。

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