在回答这个问题之前,我们先介绍一下科学家用氦气做实验的时候发现了什么。
上面已经说过,卢瑟福和索地发现放射性物质放出的α射线,原来就是无数失去了电子的氦原子。它们由放射性物质中一粒一粒地射出来,所以又叫做α粒子。α粒子射出来的速度非常大,每秒可以达到上万公里!
卢瑟福用放射性物质放出来的高速度的α粒子去轰击各种物质。他发现原子像个小太阳系一样:中心有一个带正电的核,周围有电子绕核转圈子。
卢瑟福又想试试,把α粒子打到别的原子核里面去,会发生什么结果。他选用了镭C′(镭C′是钋的放射性同位素,它是镭蜕变而产生的)放出来的α粒子。这种α粒子速度特别大——每秒19200公里。
实验的结果是:高速的α粒子打到氮的原子核里去了,同时放出来一个新粒子——质子。质子也就是氢原子核。卢瑟福在1919年,第一回用人工实现了原子核反应,同时发现了质子。
卢瑟福接下去就用α粒子对各种元素进行轰击,看看哪些元素能起反应。在试验铝的时候发现,铝被轰击以后变成了硅,同时,放出来极大量的能,比燃烧同量的煤放出的能要大700000倍!
核反应能放出大量的能。太阳上是不是也在进行核反应呢?
太阳温度特别高,表面有6000摄氏度,核心能到2000摄氏万度,密度也特别大。在这样高的温度下,各种原子外层的电子都脱离了原子核,原子核以极大的速度碰来碰去,当然会发生核反应。
1938年,美国的贝特和德国的魏札克证明了太阳上烧的是氢。这不是氢和氧燃烧的化学反应,而是在高温和高速运动的条件下,氢原子核碰在一起的核反应——四个氢原子核生成一个氦原子核。这就是热核反应。
在热核反应中,1克氢全部变成氦,能放出多少热呢?据计算,这些热能使400吨冰完全变成水蒸气!而1克氢气在跟氧气化合的时候,放出来的热只能使47克冰变成水蒸气。这就是说,氢在热核反应中放出的核能,比在化学反应中放出的化学能,要多出8500000倍。
太阳的能源是在氢原子核聚变成氦原子核的过程中放出来的热核能。在这样的热核反应中,消耗的是氢核,产生的是氦核。太阳元素——氦,原来就是氢进行核燃烧后的“灰烬”。
据计算,太阳上氢合成氦的热核反应,已经进行了差不多50亿年了,以后还可以继续50亿年。
问题解决了,地球的年龄不比太阳大了。同时人们也弄清了太阳元素——氦的来源:在太阳上,氦是氢的热核反应生成的;在地球上,氦是放射性元素蜕变生成的。