圖：圖片闡述了太陽及恒星通過核聚變獲得能量的機制。圖片中，藍色球體代表中子，黃色球體代表質子。2個氫原子結合后形成了更重的氦原子，并釋放出能量促使恒星發(fā)光。

(資料圖片僅供參考)

今天，核能發(fā)電領域取得新的突破！AP稱這一突破性成果是氣候與清潔能源領域中的里程碑。來自能源部的發(fā)言人為我們揭示了促使恒星及太陽發(fā)光的核聚變機制。

核聚變如何形成？

核聚變反應能夠為太陽以及其他恒星提供能量。在聚變反應中，兩個較輕的核原子合并后便形成了更重的核原子，并釋放出能量。

愛因斯坦等式（E=mc2）揭示了這一機制，即質量與能量能夠相互轉化。

如果科學家能夠將這一核聚變能量用于我們的機器生產，那么，這將會是非常重要的能量生產渠道。

聚變過程涉及多種不同的已知元素。但是，關注聚變能量應用的研究人員尤其對氘氚聚變反應感興趣。氘氚聚變能夠產生一個中子、一個氦核，并且能夠釋放出遠超其他聚變反應的能量。未來，聚變發(fā)電裝置，例如托卡馬克裝置或者星型熱核能反應器以及氘氚聚變反應中子或許能夠生產出電能供我們使用。此外，研究人員關注氘氚聚變反應的另一個原因是，這一聚變反應能夠在較低溫度下產出大量能量，遠低于其他元素所需的溫度。

相關知識

恒星是由引力作用匯聚而成的球形發(fā)光等離子天體。距離地球最近的恒星是太陽。夜間，我們裸眼便能看到很多恒星，但是，由于距離遙遠，這些恒星天體看上去就是一個光點。最顯著的恒星已經根據(jù)星座及星群進行分類，并且為一些亮星賦予了名字。天文學家已經建立了一套組合星表來記錄標準的恒星名稱，從而方便辨認我們所熟知的恒星。當前，已經探測到1022 到 102? 顆宇宙恒星，但是，僅有4000顆位于銀河系中的恒星能夠通過裸眼觀測到。

核聚變，又稱聚變反應，是指將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個極輕的核的一種核反應形式。在此過程中，物質并沒有守恒，因為有一部分正在聚變的原子核的物質被轉化為光子。核聚變是給活躍的或“主序的”恒星提供能量的過程。

E = mc2，即質能等價（mass-energy equivalence）、質能守恒、質能互換，亦稱為質能轉換公式、質能方程，是一種闡述能量（E）與質量（m）間相互關系的理論物理學公式，公式中的 c 是物理學中代表光速的常數(shù)。

阿爾伯特·愛因斯坦，是出生于德國、擁有瑞士和國籍的猶太裔理論物理學家，他創(chuàng)立了現(xiàn)代物理學的兩大支柱的相對論及量子力學，也是質能等價公式的發(fā)現(xiàn)者。他在科學哲學領域頗具影響力。因為“對理論物理的貢獻，特別是發(fā)現(xiàn)了光電效應的原理”，他榮獲1921年度的諾貝爾物理學獎。這一發(fā)現(xiàn)為量子理論的建立踏出了關鍵性的一步。

該公式表明物體相對于一個參照系靜止時仍然有能量，這是違反牛頓系統(tǒng)的，因為在牛頓系統(tǒng)中，靜止物體是沒有能量的。這就是為什么物體的質量被稱為靜止質量。公式中的E可以看成是物體總能量，它與物體總質量（該質量包括靜止質量和運動所帶來的質量）成正比，只有當物體靜止時，它才與物體的（靜止）質量（牛頓系統(tǒng)中的質量）成正比。這也表明物體的總質量和靜止質量不同。

反過來講，一束光子在真空中傳播，其靜止質量是0，但由于它們有運動能量，因此它們也有質量。

這個等式源于阿爾伯特·愛因斯坦對于物體慣性和它自身能量關系的研究。研究的著名結論就是物體質量實際上就是它自身能量的量度。為了便于理解此關系的重要性，可以比較一下電磁力和引力。電磁學理論認為，能量包含于與力相關而與電荷無關的場（電場和磁場）中。在萬有引力理論中，能量包含于物質本身。因此物質質量能夠使時空扭曲，但其它三種基本相互作用（電磁相互作用，強相互作用，弱相互作用）的粒子卻不能，這并不是偶然的。

BY: EarthSkyand

FY: 秋

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