Question

天文學家測得銀河系中氦的含量約為25%。有關研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩條：一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的；二是在宇宙演化到恒星誕生后，由恒星內部的氫核聚變反應生成的。
(1)把氫核聚變反應簡化為4個氫核聚變成氦核同時放出2個正電子和2個中微子，請寫出該氫核聚變反應的方程，并計算一次反應釋放的能量。
(2)研究表明，銀河系的年齡約為t=3.8×10¹⁷s，每秒鐘銀河系產生的能量約為1×10³⁷J（即P=1×10³⁷ J/s）。現假定該能量全部來自上述氫核聚變反應，試估算銀河系中氦的含量（最后結果保留一位有效數字）。
(3)根據你的估算結果，對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷。
（可能用到的數據：銀河系質量約為M=3×10⁴¹kg，原子質量單位1 u=1.66×10^-27 kg，1 u相當于1.5×10^-10 J的能量，電子質量m_e=0.000 5 u，氦核質量m_α=4.002 6 u，氫核質量m_p=1.007 8 u，中微子v_e質量為零．）

Answer 1

解：(1)
△m=4m_p-m_α-2m_e
△E=△mc²=4.14×10^-12 J
(2)
即氦的含量
(3)由估算結果可知，k=2%遠小于25%的實際值，所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的