第7节 核聚变 第8节 粒子和宇宙
1．了解核聚变的特点和条件，了解核聚变的优点。
2．会判断和书写核聚变反应方程。
3．能计算核聚变释放的能量。
4．知道粒子的分类及其特点，了解夸克模型。
5．了解宇宙起源的大爆炸学说及恒星的演化。
一、核聚变
1．定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。
2．核反应举例：H＋H→He＋n＋17.6 MeV。
3．实例分析
(1)核武器：氢弹，由普通炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。
(2)宇宙天体：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆。
二、受控热核反应
1．聚变与裂变相比有很多优点
(1)轻核聚变产能效率高；
(2)地球上聚变燃料的储量丰富；
(3)轻核聚变更为安全、清洁。
2．约束核聚变材料的方法：磁约束和惯性约束。
三、粒子的概念
1．“基本粒子”不基本
(1)传统的“基本粒子”：光子、电子、质子和中子。
(2)“基本粒子”不基本的原因
①科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子。
②科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂结构。
2．发现新粒子
(1)新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现μ子，1947年发现K介子和π介子，后来又发现超子、反粒子等。
(2)分类：按照粒子与各种相互作用的关系分为：强子、轻子和媒介子。
3．夸克模型
(1)夸克模型的提出：1964年美国物理学家提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的。
(2)分类：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们的电荷量分别为元电荷的＋或－，每种夸克都有对应的反夸克。
(3)意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。
四、宇宙及恒星的演化
1．宇宙演化：根据大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和胶子等粒子，随后经过强子时代、轻子时代、核合成时代。继续冷却，质子、电子、原子等与光子分离而逐步组成恒星和星系。
2．恒星的演化
(1)恒星的形成：大爆炸后，宇宙尘埃在万有引力作用下形成星云团，进一步凝聚使引力势能转变为内能，温度升高，直到发光，于是恒星诞生了。
(2)恒星的演变：核聚变反应，层级递进地在恒星内发生，直到各种热核反应不再发生时，恒星的中心密度达到极大。
(3)恒星的归宿：恒星最终归宿与恒星的质量大小有关。当恒星的质量是太阳质量的1～8倍时，演变为白矮星；当恒星的质量是太阳质量的10～20倍时，演变为中子星；当恒星的质量更大时，演变为黑洞。
判一判
(1)发生聚变的条件是核子间距离达到10－15 m内。( )
(2)聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。( )
(3)轻子的质量一定轻。( )
(4)反质子的电荷量与质子相同，但带的是负电荷。( )
提示：(1)√ (2)√ (3)× (4)√
想一想
(1)受控热核反应不容易实现的原因是什么？
提示：主要原因是聚变的条件和难以约束聚变的材料。
(2)氢弹爆炸的威力相比原子弹爆炸的威力哪一个大？为什么？
提示：氢弹的威力大。氢弹爆炸是核聚变的结果，而核聚变释放的核能比原子弹中核裂变释放的核能要大得多，故氢弹的威力大。
