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核聚變是一部分質量變成了能量嗎?

很多人對於核聚變有個誤解,認為質能方程E=mc2,就是表明核聚變部分物質變成了能量,所以才釋放巨大能量。但其實這種觀點是完全錯誤的,核聚變整個過程並沒有任何物質消失,也沒有任何物質轉變成為能量。那麼核聚變的能量來自於哪裏呢?

核聚變的能量來源於聚變前後的靜質量虧損

核聚變之後,物質的質量會發生靜質量虧損,正是這種虧損導致的巨大能量釋放。很多人認為靜質量虧損就是物質減少了,但其實這是個錯誤觀念,靜質量虧損並沒有導致物質減少,核子的數目反應前後並沒有變化,物質還是那麼多。舉個例子,比如氫核聚變,一個氘核和一個氚核聚變為氦,同時釋放一個中子和巨大能量:

但其實我們可以清楚地從上面的反應看出了,反應後體系還是有3個中子和2個質子,核子數目完全沒有變化,即物質還是那麼多物質,既沒有多也沒有消失。只不過反應後兩個氫核變成了氦核,核子之間的強相互作用力場發生了變化,靜質量出現了虧損,所以才會釋放巨大能量。

同樣的物質組合形式不一樣,靜質量也不一樣

眼尖的同學一定注意到了,在上面一個反應中生成的氦核雖然由2個質子和2個中子組成,但是氦核的質量並不等於2個自由中子質量和2個質子質量之和,而是質量要小一點。為何物質數量一樣,但質量會不一樣呢?原因就是氦核裏面核子直接形成了強相互作用力,導致質量減小。
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