Question

06（江蘇卷）52 （15分）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2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，每秒釧銀河系產生的能量約為1×10³⁷J（即P＝1×10¹⁷J/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1u＝1.66×10－27kg，1u相當于1.5×10^－10J的能量，電子質量m＝0.0005u，氦核質量m_α=4.0026u，氫核質量m_D＝1.0078u，中微子的質量為零）

Answer 1

(1)

(2)

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。