宇宙是什么

6. 太阳的核聚变反应：将质量转换为能量

  质量转换为能量的现象并非只发生在实验室中，它与在我们的日常生活也密切相关。太阳的燃烧，其实就是通过将自己的质量转换为能量来实现的。

  在太阳内部，4个氢原子会通过反应变为1个氦原子。氢原子的原子核由1个质子构成，氦的原子核由2个质子和2个中子构成。因此，该反应中必然会有2个质子转变为2个中子。2个电荷为+1的质子，会转变为2个电荷为0的中子，所以这一过程会释放出2个正电子（正电子的电荷为+1）。

  不仅如此，由于反粒子必定与粒子成对产生，所以上述反应过程中也会产生与正电子成对的粒子，即2个电子中微子。核聚变反应让太阳发生了质量亏损，太阳的燃烧就是将这部分质量转换为能量。太阳质量亏损的量每秒约为50亿千克。多亏了太阳将如此巨大的质量转换为能量，我们的生活才能维持正常。

  但是，没有任何人去过太阳，为什么我们能了解太阳内部的反应呢？实际上，日本的超级神冈探测器捕捉到了太阳内部反应的决定性证据，即太阳内部与正电子成对产生的中微子（Neutrino）。虽然超级神冈探测器位于地下1千米的黑暗世界中，但它利用来自宇宙的中微子，成功拍摄到了太阳的“照片”。

图3-5 太阳的核聚变反应

  照片的英文photograph中的photo指的是光，那么超级神冈探测器的摄影作品或许应该称为neutrinograph。在地下的黑暗世界中“看见”太阳，这是多么奇妙的事情。

  来自太阳的中微子证实了太阳内部正在发生核聚变反应，即将质量转换为能量的反应。相对论揭示的这一事实，是理解标准模型的一个关键点，请大家牢牢记住。

图3-6 太阳发生核聚变反应的决定性证据