핵융합 질량 결손이 이해를 못하겠습니다 도와주십쇼..급해요...!
핵융합이 수소 핵 4개가 합쳐져 헬륭 원자핵을 만들잖아요? 그때 질량 손실이 생기고 그만큼 에너지가 방출된다라고 배우는데 그게 왜 생기죠? 수소 핵 4개가 헬륨 뭔자핵 1개보다 질량이 크다고 계산이 되죠..? 제가 배운바로는 중성자의 질량이 더 크니까 양성자 X 4 < 중성자 X2 +양성자 X2 이어야 하지만 질량 손실이 있다~라고만 책에 나옵니다. 이게 선생님은 핵자당 질량 어쩌고 하는데 이해가 안가요 도와주세요.. 글고 어디서 태양 핵융합 반응식이 뭐냐고 물어보면 수소원자핵 4개가 만나 헬륨원자핵이 생긴다고 말해야하나요? 아니면 삼중수소와 중수소가 만나 헬륨과 중성자 하나와 에너지가 생긴다고 말해야하나요???
안녕하세요.
핵융합 과정에서 질량 결손이 발생하는 이유는 에너지와 질량 사이의 관계를 설명하는 아인슈타인의 상대성 이론에 기초합니다. 질량 결손은 핵융합 과정에서 반응물의 총 질량이 생성물의 총 질량보다 클 때 발생하며, 이 차이만큼의 질량이 에너지(E)로 변환되는 것을 의미합니다. 이 변환은 아인슈타인의 유명한 방정식 E=mc² 로 설명될 수 있습니다. 여기서 m은 질량 결손, c는 빛의 속도를 의미합니다.
수소 원자핵 4개(프로톤)가 합쳐져 헬륨 원자핵을 형성할 때, 각 원자핵의 결합 에너지가 합쳐진 원자핵의 결합 에너지보다 낮습니다. 원자핵의 결합 에너지는 그 핵을 구성하는 입자들을 함께 묶어두는데 필요한 에너지이며, 이 에너지가 높을수록 핵을 더 안정적입니다. 핵융합 과정에서 초기의 수소 원자핵들이 결합하여 더 안정적인 헬륨 원자핵을 형성할 때, 그 과정에서 초과된 결합 에너지가 방출되고, 이 에너지의 방출이 질량으로 계산될 때, 그 질량이 소실된 것처럼 보이는 현상입니다.
태양과 같은 별에서의 핵융합 반응은 주로 프로톤-프로톤 연쇄 반응으로 설명됩니다. 이 과정에서는 수소 원자핵 4개가 핵융합을 거쳐 헬륨 원자핵을 생성합니다. 이 반응의 과정은 다음과 같습니다:
- 두 개의 프로톤이 핵융합하여 중수소(양성자 1개와 중성자 1개가 포함된 원자핵), 양전자, 그리고 중성미자를 생성합니다.
- 생성된 중수소 원자핵이 또 다른 프로톤과 핵융합하여 삼중수소(양성자 1개와 중성자 2개가 포함된 원자핵)와 감마선을 생성합니다.
- 두 개의 삼중수소가 핵융합하여 헬륨 원자핵(양성자 2개와 중성자 2개가 포함된 원자핵), 중성자, 그리고 에너지를 생성합니다.
이와 같은 핵융합 반응을 설명할 때는 "수소 원자핵 4개가 핵융합을 통해 헬륨 원자핵을 형성한다"고 설명하는 것이 가장 기본적이고 간단합니다.