4-6 狭义相对论动力学基础
 

例题4-6-1  氢原子的同位素氘()和氚()在高温条件下发生聚变反应,产生氦原子核()和一个中子(),并释放出大量能量,其反应方程为

已知氘核的质量为2.0135),氚核的质量为3.0155,氦核和中子的质量分别为4.0015和1.00865,求上述聚变反应释放出来的能量。

解:反应前的总质量为

2.0135+3.0155=5.029

反应后的总质量为

4.0015+1.0087=5.0102

反应后总质量减少了

=5.029-5.0102=0.0188

    

乍看起来,这种质量的“亏损”明显地不符合质量守恒定律。问题出在我们计算的只是静止质量,反应后粒子动能的变化必须导致质量的改变。考虑了这一因素后,反应前后的总质量仍保持守恒。反应后粒子总动能的增加(反应后释放出来的能量)与质量亏损相应。所以释放出来的能量可通过质量亏损计算出来

    

在碳的燃烧过程中,一个碳原子和两个氧原子结合成二氧化碳时大约释放出1电子伏特的能量,可见聚变核反应所释放出的能量是十分巨大的。