科学家可以在地球上创造一颗星星吗?

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太阳内部
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在我们太阳系的中心是一个巨大的发电机。这地球围绕这个庞大的身体,平均距离为9300万英里(1.496亿公里)。它是星星我们叫太阳。太阳为我们提供了生命所需的能量。但是科学家可以在地球上创建一个小型化版本吗?

这不仅可能 - 已经完成了。如果您将恒星视为核融合机,那么人类就重复了地球上星星的性质。但是这个启示有预选赛。地球上融合的例子很小,最多只能持续几秒钟。

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要了解科学家如何制造明星,有必要了解恒星的制成以及融合的工作方式。这太阳约为75%的氢和24%的氦气。较重的元素占太阳质量的最后百分比。太阳的核心非常炎热 - 温度大于1500万度开尔文(华氏度近2700万华氏度或不到1500万华氏度)。

在这些温度下,氢气原子吸收如此多的能量,以至于它们融合在一起。这不是一个小问题。氢原子的核是单个质子。要融合两个质子,需要足够的能量来克服电磁力。那是因为质子是积极的。如果您熟悉磁铁,您会知道类似的费用相互排斥。但是,如果您有足够的能量来克服这种力,则可以将两个核融合为一个。

最初的融合后剩下的是,氢的同位素。这是一个带有一个质子和一个中子的原子。与氢的融合会产生氦3。将两个氦3原子融合在一起产生氦4和两个氢原子。如果您将所有这些分解,则本质上意味着四个氢原子融合以创建一个单个氦原子。

这是能量发挥作用的地方。氦4原子的质量低于四个氢原子。那额外的质量去哪里?它被转换为能量。正如爱因斯坦著名的方程式告诉我们的那样,能量等于物体的质量时间,即光速度的速度。这意味着最小粒子的质量等同于大量能量。

那么科学家如何创造一颗恒星呢?

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星形品质

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普林斯顿大学等离子体物理实验室的国家球形圆环实验融合反应堆。
AP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,但美国设法于1952年11月1日做到了。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上使用的炸弹,以结束第二次世界大战。

Ivy Mike的裂变炸弹元件对于创造了克服氢将其融合到氦气中所需的大量能量。最初爆炸的热量通过炸弹的铅壳转移到含有液体氘的烧瓶。烧瓶内的p杆充当融合反应的点火。

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最终的爆炸是大小的10.4兆兆。它完全毁灭了该岛,留下了164英尺深的火山口(近50米)和1.2英里(1.9公里)的火山口[来源:布鲁金斯机构]。短暂的一刻,人类利用了星星的力量来创造巨大的力量武器。热核时代已经开始。

现在,世界各地的实验室正在试图找到一种将融合作为能源的方法。如果他们能够找到一种创造可持续和可控反应的方法,科学家可以使用融合来提供数百万年的大量权力。不乏燃料 - 氢很大,海洋中有大量的氘。

但是,到达我们可以利用电力融合的地步将需要数年的研究和数十亿美元的资源。启动融合所需的功率以及事件产生的强烈热量使得难以构建能够包含反应的设施。一些科学家正在将大量激光视为点燃融合事件的一种方式。其他人则正在探索血浆 - 第四个物质状态的选择。但是还没有人解锁该秘密。

因此,我们可以创建一颗星星地球- 至少在短时间内。但是,如果我们能够维持这样的创造并利用其惊人的能量,还有待观察。

通过遵循下一页上的链接,了解有关恒星和能量的更多信息。

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更多的链接

  • 布鲁金斯机构。“'Mike'测试,1952年11月1日。”2010年(2010年5月20日)http://www.brookings.edu/projects/archive/nucweapons/mike.aspx
  • 考克斯,布莱恩。“我们可以在地球上做一颗星星吗?”BBC视野。2009年2月。(2010年5月19日)http://www.bbc.co.uk/programmes/b00hr6bk
  • 考克斯,布莱恩。“如何在地球上建造一颗星星。”英国广播公司的新闻。2009年2月16日。(2010年5月18日)http://news.bbc.co.uk/2/hi/sci/sci/tech/7891787.stm
  • 格雷,理查德。“科学家计划点燃小型人造星。”电报。2008年12月27日。(2010年5月18日)http://www.telegraph.co.uk/science/science/science/science-news/3981697/scientist-plan-plan-plan-to-ignite-to-ignite-tiny-man-man-mady-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
  • NASA。“太阳。”NASA的世界书籍。(2010年5月18日)http://www.nasa.gov/worldbook/sun_worldbook.html
  • 天体物理观众。“氢融合。”2004年10月6日。(2010年5月19日)http://www.astrophysicsspectator.com/topics/stars/fusionhydrogen.html
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