💡 ヒント:核融合のエネルギー

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

太陽が光るのは、中心部で水素の核融合が起きているからです。軽い水素の核(陽子)どうしがくっついてヘリウム核になるとき、ほんの少し質量が軽くなります。この「消えた質量」が \(E = \Delta m c^2\) によってエネルギーに変わって光や熱として放出されます。

イメージは「軽いブロックをくっつけたら、合体後のブロックが少しだけ軽くなって、その分が光になる」感じ。ふしぎなことに、軽い核どうしを合わせる(融合)ほうが、重い核を分ける(分裂)よりも核子1個あたりのエネルギー利得が大きい場合があります。

✏️ 求めるもの

水素からヘリウムへの核融合反応で1回の反応あたりどれくらいのエネルギーが放出されるかのオーダーを理解する。質量欠損から \(E = \Delta m c^2\) で計算する考え方を整理する。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 反応前後の質量を表に書き出す(u 単位で構わない)
  2. 質量欠損 \(\Delta m\) を計算:反応前の合計 − 反応後の合計
  3. エネルギーに換算:\(\Delta m\)〔u〕 × 931.5 MeV/u
  4. 1 反応あたりの値を確認:核融合は数十 MeV のオーダー(核分裂は約 200 MeV のオーダー)
注意

核融合と核分裂のエネルギーの大きさ感は次の通り:核融合(4H→⁴He)= 数十 MeV、核分裂(²³⁵U + n → 2核 + 数 n)= 約 200 MeV。1 反応あたりは核分裂のほうが多いように見えますが、核子1個あたりで比べると核融合のほうが大きいことに注意。