题目

题型：专项题难度：来源：

天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。
(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核聚变成氦核同时放出2个正电子和2个中微子，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量。
(2)研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×10¹⁷s，每秒钟银河系产生的能量约为1×10³⁷J（即P=1×10³⁷ J/s）。现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）。
(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。
（可能用到的数据：银河系质量约为M=3×10⁴¹kg，原子质量单位1 u=1.66×10^-27 kg，1 u相当于1.5×10^-10 J的能量，电子质量m_e=0.000 5 u，氦核质量m_α=4.002 6 u，氢核质量m_p=1.007 8 u，中微子v_e质量为零．）

答案

解：(1)
△m=4m_p-m_α-2m_e
△E=△mc²=4.14×10^-12 J
(2)
即氦的含量
(3)由估算结果可知，k=2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的