谈★氢ᨐ论★氦（中篇）

谈=氢ᨐ论=氦（中篇）

（清风读书笔记于2020年8月31日）

（计算机模拟下的真空涨落模型）

13.量子涨落（真空涨落）：

量子泡沫，也叫时空泡沫，是惠勒1955年根据量子力学提出的概念。量子泡沫是极小尺度下，即普朗克尺度数量级别下，不确定关系，使粒子和能量瞬间产生，又瞬间消失。随着时空尺度缩小，虚粒子能量会增加。量子泡沫由真空涨落而引起，只有在微观尺度上才能显现这种特征，但在宏观尺度下观测相对平滑的时空，会发生显著性偏离。

[波函数ψ（x，y，iy）：y=cosx，iy=i★sinx]

1928年，狄拉克提出相对论电子运动方程，预言了正电子与反粒子的存在，引出了 “真空不空” 的实际意义。真空不再是虚无的空间，而是由 “负能态” 所充满的能量状态，这也是正反粒子所达到的平衡状态。

（狄拉克提出相对论电子运动方程）

真空的涨落，表现为正、反粒子不断地产生和湮灭，根据测不准关系，区域越小，涨落越大。时间和能量是一对满足测不准关系的共轭量。因而能量守恒定律，会在短时间内被违背。时间越短，偏离守恒能量越大，会产生质量更大的正反粒子。用冲激函数描述守恒能量的偏离程度。

（狄拉克把冲激函数应用于量子力学）

14.引力囚禁：

质量越大的正反粒子，其寿命也越短。例如，质量很小的 “上夸克和下夸克”，寿命很长，可以构成稳定的质子和中子；再由质子、中子和电子构成稳定的 “氢原子”。而质量超重的 “顶夸克和底夸克”，寿命很短，不能做为构建 “氢原子” 的原材料。但是否可以做为构建 “暗物质”的原材料呢？虽然没有证据，但也不敢说绝对不可能。（注：顶夸克质量是上夸克质量的78681.81倍；底夸克质量是下夸克质量的889.36倍。）

（爱因斯坦广义相对论，其引力场的时空背景，属于弯曲的黎曼非欧几何。时空经纬线，没有平行线。非欧几何比欧氏几何，更具有 “普适性意义”。牛顿引力效应建立在欧式几何框架内，具有很大的局限性。）

暗物质，多集中于 “星系核心或星团引力源”，引力强大到令人难以置信，“顶夸克和底夸克” 在强大引力囚禁或禁闭下，会进入超稳定状态，其寿命变得很长很长。我们没有理由认为：宇宙中不存在 “引力囚禁” 的可能性。

同理，超铀元素都是超重元素，例如原子序号为118号元素Og（读 ào），在小质量地球或月球上，稳定性极差，半衰期极短，存活时间只有0.9毫秒（1秒=1000毫秒）。但在大质量冷寂大行星体内，有可能遭受“引力囚禁”，简直就是“稳定岛”。Og元素很可能超强稳定，其寿命会延长到数亿年之久也说不定。

15.电子迁移和湮灭：

（能量低的电子，在距离原子核近处运动；只有能量高的电子，才能到达离核较远的高能量轨道运动。）

一个平静于虚空的电子，根本就不平静。在电子的周围存在着很多活跃的邻居，但邻居电子与正电子正在肇生与湮灭。光子正在诞生与消亡。正反重粒子也在不断地创生与毁灭。孤立的电子（e⁻）带负电荷，是沸腾的火山口，必须与带正电荷的质子（p⁺）相匹配，才会立马平静下来。

（已被天文观测所证实：中子星互旋，会产生相对论预言的引力波。）

电子与质子的共轭能量，共同构成氢原子内强大的电磁场。夸克与胶子的共轭能量，共同构成质子或中子内更加强大的核力场。氢原子和物质分子的共同质量，决定了恒星或星系那超强大的引力场。干扰电磁场的振荡，会产生电磁波；干扰中子星的互旋，会产生引力波。

16.氢核聚变反应：

①¹H + ¹H→ ²H（氘） + n + ν（中微子）

②²H + ¹H→ ³He （³氦）+ r（伽玛射线）

③³He + ³He→ ⁴He （⁴氦）+2¹H（氢）

（氢核聚变成氦核的链式反应过程示意图）

在氢核（H）聚变中，最难氕氕聚变，其次氘氘聚变，最容易氘氚聚变。在氘-氚聚变中：

第一步必须创造10万K高温条件，把氘-氚混合气体加热到等离子态，使得电子完全脱离原子核的束缚，让原子核高速旋转，自由裸奔运动，才有机会发生原子核直接接触。

第二步，由于所有原子核都带正电，按照 "同性相斥" 原理，两个原子核要想聚在一起，必须克服强大的静电斥力。两个原子核靠得越近，静电斥力越 大。必须提供1亿K↑的高温条件，使两核距离压缩到3×10^-12毫米以内（飞米级别），静电斥力被粉碎，核力（强相互作用）占上锋，两核聚成一核，并释放出1个中子和17.6MeV能量。

（新元素周期表已经收集到118种元素）

17.氦核作用 （又称α反应）：

氦核聚有两种：

①把恒星的氦核（⁴He）转换成重元素；

②3氦过程（即3α反应）。 当3氦反应进行时，只需氦的参与，一旦有碳（¹²C）产生，能将消耗氦的核反应进行到底。例如：

（氦核作用产生新元素的全过程）

①¹²C + ⁴He→ ¹⁶O氧 +г +7.61MeV

②¹⁶O + ⁴He→ ²⁰Ne氖 +r + 4.73MeV

③ ²⁰Ne + ⁴He→ ²⁴Mg镁 +r + 9.31Me∨

④²⁴Mg + ⁴He→ ²⁸Si硅 +r + 9.98MeV

⑤²⁸Si硅 + ⁴He→ ³²S硫 +r + 6.98Me∨

⑥³²S + ⁴He→ ³⁶Ar氩 +r （伽玛射线）

⑦ ³⁶Ar + ⁴He→ ⁴⁰Ca钙 +r

⑧⁴⁰Ca + ⁴He→ ⁴⁴Ti钛 +r

⑨⁴⁴Ti + ⁴He→ ⁴⁸Cr铬 +r

⑩⁴⁸Cr + ⁴He→ ⁵²Fe铁 +r

⑩①⁵²Fe + ⁴He→ ⁵⁶Ni镍 +r

反应过程：

氦-4 → 铍-8 → 碳-12 → 氧-16 → 氖-20 → 镁-24 → 硅–28 → 硫–32 → 氩–36 → 钙–40 → 钛–44 → 铬–48 → 铁–52 → 镍–56。镍-56是大质量恒星以核聚变能产生的最后一种元素。

（大质量恒星，由氢氦聚变出各种新元素的结构分布示意图。）

18.碳核聚变反应：

氦核聚变，又称氦核融合，是3氦（3 ⁴He）过程，即由3个氦原子核转换成碳（¹²C）原子核的过程。这种核聚变反应要求在1亿K↑的高温条件下，并且氦丰度也很高的恒星内部迅速进行。氦核聚变，多发生于老龄恒星，经由 “质子-质子链式反应” 和 “碳氮氧循环” 产生的氦，累积在恒星的核心。在核心的氢已经燃烧殆尽，核心塌缩，直到温度达到氦燃烧的临界值。

碳核聚变，多发生于大质量恒星，即恒星质量>4⊙（太阳质量）。它能创造核反应所需高温6×10^8K和高密度2×10^8kg/cm³。碳聚变主要过程有两种：

①¹²C + ¹²C（碳）

→²⁰Ne（氖） +⁴He （氦）+ 4.617 MeV

→ ²³Na（钠） + ¹H （氢）+ 2.241 MeV

→ ²⁴Mg （镁）+ n（中子） - 2.599 MeV②¹²C + ¹²C（碳）

→²⁴Mg（镁） + r（伽玛射线）

→¹⁶O（氧） +2 ⁴He（氦） - Q（吸热）

（双碳聚变成钠镁的示意图）

大质量恒星内部的热核聚变反应，直至铁核诞生，便戛然而止，不再进行下去了。为什么呢？因为碳聚核链式反应，最后生成铁镍合金，但铁丰度高于镍丰度。铁镍的吸热过程远大于放热过程，最后灯枯油尽，火灭热寂，恒星残骸是铁蛋（白矮星）。白矮星冷寂坍缩成黑星。黑星吞噬物质，质量足够大，将坍缩成黑洞。

铁镍再往后的元素，通过超新星爆炸生成。地球天然元素94种。再往后的元素，必须人工合成。2015年12月美国实验室确认了118号元素（Og）可以人工合成，2017年1月正式宣布把118号元素列入《元素周期表》。然而119号元素还没有人工合成出来，美俄联合团队正在攻关之中。

[（118号元素的中文名和电子排布规律）