2023/07/14 文：阿文 物理雙月刊

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量子足跡何處尋

去（2022）年底美國能源部宣布了在核融合技術方面取得了重大突破，一時之間「核融合」這三個字又登上每份報紙的版面。「核融合」何時才能真的成為實用的能源來源，雖然目前還很難說得準，總是帶來一線希望。 但是話說回來，雖然人造的「核融合」相當困難，但是整個地球上的生命之所以能夠生生不息，靠的就是它呀。因為讓太陽持續發光發熱的能量來源，正是來自於它內部氫原子核的核融合反應所釋放出來的光子。而且我們現在使用的能源，其實絕大部分，也是來自太陽的核融合喔。也許你會問，太陽能發電，不是只佔了我們總體能源的一小部分？這就需要稍微解釋一下了。認真說來，我們今天所仰賴的火力發電，其實也是來自太陽能，因為火力發電燃燒的是石油與煤，而石油是由史前生物和藻類的屍體變化形成的，陸上的植物則一般形成煤，這些生物當年可都是靠著太陽光才能生存的。那些水力發電呢？不要忘了雲層生成都是靠著陽光加熱。風力發電所倚賴的風是由溫差造成的，算起來也是太陽的功勞，唯一跟太陽無關的能源只有靠核分裂的核能發電了。 但是你可能不知道，太陽能夠以現在的條件，持續地發光發熱，量子效應扮演著無比關鍵的角色，所以說，沒有量子，你就看不到今天的太陽呢！不信嗎？接下來就容阿文我詳細解說給你聽了。

太陽內部的核融合主要都發生在內核中。因為太陽99％的能量都產生在半徑的24％的範圍內，而在半徑的30％處，核融合反應就幾乎完全停止。所以太陽表面溫度約攝氏5800度，但是核心的溫度卻高達攝氏1500萬度。但是這樣的高溫卻無法提供太陽內部的氫原子核足夠的能量克服庫倫斥力，彼此靠近到產生核反應的距離喔！原來原子核的平均動能是（3/2）kT，這裡的k是所謂的波茲曼常數，它的數值是1.380649×10−23 焦耳/度，換算成電子伏特的話是8.617333262×10−5 電子伏特/度。所以就算是在1500萬度的高溫下，氫原子核的動能也就只有約一千電子伏特。