核聚變與溫度的關(guān)系

太陽(yáng)表面溫度六千攝氏度，按照溫度傳遞原理，太陽(yáng)內(nèi)部溫度會(huì)沿著徑向方向逐漸增大，太陽(yáng)中心溫度會(huì)增大。道理很簡(jiǎn)單，沒有溫差就沒有熱量的傳遞。太陽(yáng)半徑接近69萬(wàn)公里，就算是不太大的溫差，中心區(qū)域溫度也會(huì)很高的。實(shí)際上，太陽(yáng)中心的溫度在1500萬(wàn)攝氏度，這樣的溫度可以讓氫原子核（質(zhì)子）處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

太陽(yáng)中心區(qū)域，氫原子核高速運(yùn)動(dòng)，與其它氫原子核碰撞。絕大部分碰撞行為，在質(zhì)子與質(zhì)子電磁力的強(qiáng)大排斥下，無(wú)法進(jìn)一步接近。達(dá)不到核子強(qiáng)力的作用范圍，也就不會(huì)產(chǎn)生核聚變反應(yīng)。但是，粒子的運(yùn)動(dòng)速度是分布不均勻的，少部分粒子的運(yùn)動(dòng)速度很快。如果是運(yùn)動(dòng)速度很快的質(zhì)子碰撞到一起，就可以更加接近了，可以達(dá)到強(qiáng)力的作用尺度了，核聚變就可以發(fā)生了。

因此，1500萬(wàn)攝氏度的太陽(yáng)內(nèi)部，相互碰撞的質(zhì)子，極少一部分會(huì)發(fā)生核聚變反應(yīng)，形成氦原子核。只有極少數(shù)碰撞行為才會(huì)發(fā)生核聚變反應(yīng)，這樣才能讓太陽(yáng)核聚變反應(yīng)不至于那么激烈，而能長(zhǎng)期穩(wěn)定存在。

如果太陽(yáng)內(nèi)部溫度大幅度升高，核聚變反應(yīng)會(huì)迅速增強(qiáng)，這樣的現(xiàn)象是不容易發(fā)生的，因此，太陽(yáng)內(nèi)部的溫度往往是比較穩(wěn)定的，溫度變化幅度是很小的。

如果想產(chǎn)生同樣的核聚變反應(yīng)概率，氦原子核相互碰撞大致需要多高溫度呢？由于氦原子核質(zhì)量相對(duì)質(zhì)子質(zhì)量提高四倍，同樣的溫度，其平均運(yùn)動(dòng)速度會(huì)下降到質(zhì)子平均運(yùn)動(dòng)速度的一半的水平。在熱力學(xué)平衡狀態(tài)下，粒子的平均動(dòng)能是一樣的，比如，質(zhì)子的平均動(dòng)能與氦原子核的平均動(dòng)能一樣。

質(zhì)子攜帶一個(gè)電量，而氦原子核攜帶兩倍的電量，氦原子核相互碰撞需要克服的電磁力是質(zhì)子相互碰撞的四倍。這意味著氦原子核相互碰撞需要四倍的動(dòng)能才可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)子相互碰撞同樣的核聚變概率。意味著溫度需要從1500萬(wàn)度提高四倍，達(dá)到六千萬(wàn)度，才能實(shí)現(xiàn)氦原子核之間同樣頻率的核聚變。當(dāng)然了，質(zhì)子碰撞的核聚變門檻會(huì)比太陽(yáng)中心的溫度低一些，雖然核聚變頻率也會(huì)低許多，但也算是核聚變。實(shí)際上，質(zhì)量比太陽(yáng)小一些的恒星數(shù)量更多，這些恒星中心區(qū)域發(fā)生著相對(duì)太陽(yáng)中心，頻率低一些的核聚變反應(yīng)?？梢?，氦原子核之間的核聚變溫度會(huì)明顯低于六千萬(wàn)度。

同理，原子核序數(shù)越高，核聚變所需要的溫度門檻就越高。超新星大爆發(fā)的時(shí)候，恒星內(nèi)部的溫度會(huì)極其高，此時(shí)，那些質(zhì)量較大的原子核也可以沖破電磁力的排斥，碰撞到一起了。此時(shí)會(huì)產(chǎn)生鐵以后的所有自然元素的原子核。