Page 277 - 世界学

第七章 能量世界学 261

对流会将碳氮氧循环的产物从恒星的内部带到表面并混合，改变观测到的恒星成分。
在红巨星，相较于主序星，能观测到少量的 12 碳 /13 碳和 12 碳 /14 氮，这些都可

以证明氢融合在恒星内部进行能量的世代交替。
2. 质子 - 质子链反应和 pep 反应

质子 - 质子链反应是恒星内部将氢融合成氦的几种核融合反应中的一种，另一
种主要的反应是碳氮氧循环。质子 - 质子链反应在太阳或更小的恒星上占有主导的

地位。
氘也能经由罕见的 pep（质子 - 电子 - 质子）反应（电子捕获）产生：
-
1H+e +1H→2H+νe
在太阳，pep 反应和 pp 反应的比率是 1 ∶ 400，但是 pep 反应产生的中微子拥
有更高的能量：在 pp 反应的第一步产生的中微子能量是 0.42MeV，而 pep 反应产

生的中微子谱线能量集中在 1.44MeV。
pep 和 pp 反应可以被看成是相同的基本相互作用，以两种不同的费曼图表示。

此处电子穿越到反应的右边成为一个反电子，这在 2006 年 NDM 的网站图中表示
的是恒星内的质子 - 质子和电子捕获链反应。
克服两个氢原子核之间的静电斥力需要很大的能量，并且即使在太阳高温的核

心中，平均也还需要 109 年才能完成。由于反应是如此的缓慢，因此太阳迄今仍能
闪耀着，如果反应稍微快速些，太阳早就已经耗尽燃料了。

通常，质子 - 质子熔合反应只有在温度（即动能）高到足以克服它们相互之间
的库伦斥力时才能进行。质子 - 质子反应是太阳和其他恒星燃烧产生能量来源的理

论，是在 1920 年代由亚瑟·史坦利·艾丁顿主张和提出基本原则的。当时，太阳
的温度被认为太低，以至于不足以克服库伦障壁。直到量子力学发展之后，发现质

子可以经由波函数的隧道，穿过排斥障碍而在比传统预测为低的温度下进行融合
反应。
3.3 氦过程

3 氦过程是 3 个氦原子核（α 粒子）转换成碳原子核的过程。
这种核聚变反应可以在超过一亿 K 的高温和氦含量丰富的恒星内部迅速的发

生。同样的，它发生在较老年，经由质子 - 质子链反应和碳氮氧循环产生的氦，累
积在核心的恒星。在核心的氢已经燃烧完后，核心将塌缩，直到温度达到氦燃烧的