수소 핵융합 반응의 원리를 잘 모르겠어요
안녕하세요! 통학과학1을 배우고 있는 고등학교 1학년 학생입니다. 수소 핵융합 반응은 수소 원자핵 4개가 헬륨 원자핵 1개가 되는거 잖아요 그런데 수소핵은 양성자로만 이루어져 있고 헬륨 원자핵은 양성자2개 중성자2개로 이루어져 있다고 알고있는데, 어떻게 양성자 4개가 양성자 2개 중성자2개로 변할수 있는건가요? 혹시 제가 뭔가 잘못알고 있는건가요?ㅠㅠ 도무지 이해가 되질않아 물어봅니다. 최대한 이해하기 쉽게 설명해주세요
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
핵융합 반응에서 양성자 4개가 모여 헬륨 원자핵(양성자 2개, 중성자 2개)이 되는 과정은 단순히 원자핵들이 합쳐지는 것만이 아니라, 여러 단계의 핵반응을 통해 일어납니다.
수소 핵융합의 대표적인 반응은 양성자-양성자 연쇄 반응입니다. 이 과정에서 양성자(수소 원자핵) 4개가 모여서 최종적으로 헬륨 원자핵이 만들어집니다. 하지만 단순히 4개의 양성자가 바로 헬륨 원자핵이 되는 것이 아니라, 여러 단계의 반응을 거치면서 변환됩니다.
핵융합 반응 중 하나의 핵심 과정은 베타 붕괴입니다. 두 개의 양성자가 강한 상호작용을 통해 융합하면 양성자 중 하나가 중성자로 변하는 과정이 발생합니다. 이 과정에서 양성자가 중성자로 변할 때, 양전자를 방출하게 됩니다. 방출된 양전자는 전자와 만나 소멸됩니다. 이렇게 해서 수소 원자핵 중 하나가 중성자가 됩니다.
이러한 변환 과정을 반복하면서 총 4개의 수소 원자핵(양성자)이 모여 헬륨-4 원자핵(양성자 2개 + 중성자 2개)가 형성됩니다.
즉, 양성자 4개가 직접 헬륨이 되는 것이 아니라, 일부 양성자가 중성자로 변하는 과정을 거쳐 최종적으로 헬륨 원자핵을 형성되는 것입니다.핵반응이 단순히 입자가 결합하는 것 이상으로, 새로운 입자의 생성과 변환 과정이 포함된다는 점이 핵융합의 핵심입니다.