中性子と陽子の関係

質問

いつも適切な回答をいただき感謝しています。
高校卒ですので難しい計算式は省略して回答していただきたいのですが…。
１，中性子が崩壊すると陽子と電子などになる。
２．と言うことは、中性子の方が質量が大きい。（それぞれの大きさは確認しました）
ところが、太陽の中の反応を勉強して矛盾に感じる部分がありました。
そこで、質問ですが。
太陽の中では水素４個(陽子４個)がヘリウム１個(陽子２個と中性子２個)になり、エネルギー(質量)を生み出しているとのこと。
ニュートリノなどのことはさておいて（これがいけないのかな）、陽子(小さい)２個から中性子(大きい)２個が生み出されて、おまけにエネルギー(質量)が生まれるということでしょうか。
これは太陽の重力エネルギーが質量(軽い陽子が重い中性子になる)とエネルギー(熱)を作るということなのでしょうか。それとも、中性子や陽子は太陽の中では質量が変化するということなのでしょうか。
よろしくお願いいたします。

回答No.3

eatern27 · ベストアンサー

仰るような理由から陽子が中性子に変わるにはエネルギーを受け取る事が必要で、孤立した陽子が自発的に中性子に変わる事は決してありません。

陽子と中性子がごく近くにいる時には、陽子-中性子の間には引力が働きます(核力と呼ばれます)。
複数の陽子がごく近くにいる時に、一部の陽子が中性子に変わると、核力による引力が生まれますので位置エネルギーの面では得します。この利得が陽子が中性子に変わる事による損を上回っている時には、陽子でいるよりも中性子でいる方が安定になります。

ヘリウム原子核においては、この辺りの理由から、陽子４個よりも安定(質量は軽い)であり、核融合によって外部にエネルギーを放出する事ができます。

お礼

すっきりしました。
核力についても勉強したつもりでしたが、陽子が中性子に変換された後の環境変化に繋がりませんでした。物の変化にはすぐに気づくのですが。
変化にはエネルギーのやり取りが付き物ですね。
この位置エネルギーの利得も小さな数値なのでしょうが、なにせ膨大な太陽のことですから膨大なエネルギーになる。
ありがとうございました。

回答No.4

Tacosan

4個の陽子のうち 2個が中性子になり, そののちおもむろに合体してヘリウムができる
というほど単純な過程じゃないので.

お礼

そのとおりですね。
そこが、量子物理学のおもしろいところですね。
還暦を迎えた歴史好きが、今になって量子物理学にはまっています。
ありがとうございました。

回答No.2

natural-answer

太陽の中は「水素４個(陽子４個)がヘリウム１個(陽子２個と中性子２個)になり、エネルギー(質量)を生み出している」←私も高校生の時こう思って（習いました）いました。なぜなら核融合反応の基本ですよね！

　「ウィキメディア」で「太陽」を検索してください。
　また「核融合」で検索すれば、もっと高度な解説もあります。

　太陽内の反応は、上記抜粋した1種類の単純な核融合ではないと言われています。

　各種のエネルギー授受の反応をしているようです。核融合時の条件の違いで、生成される原子もヘリウムだけでなく、リチウムなど数種類あります。
　具体的に言うと、陽子と陽子の連鎖反応も起こります。

　例　２個の水素原子が結合し重水素になり、1個の陽子が中性子となり、結果として陽電子とニュートリノが生成。その後、陽電子はすぐに電子と結合し対消滅。この時ガンマ線とエネルギーが発生。また、この時、ヘリウム3も発生し、エネルギー授受に影響を与えたり・・・などなど・・・

お礼

ご指示の内容は理解できます。
連鎖反応や他の原子の生成なども勉強するつもりです。
ただ、今回の質問は水素とヘリウムの質量の疑問だけです。
独学なので一つ一つ片付けていかないと理解が及びませんので。
また、質問をしますので、よろしかったら回答をお待ちします。

回答No.1

worldallone

太陽の中性子と陽子の関係については参考なのがあります。β＋崩壊というのです。
ニュートリノにも質量があるとのことです。
参考　http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1281978622
　　　http://laboratory.sub.jp/phy/71.html

お礼

早速の回答ありがとうございます。
ベータ崩壊、ニュートリノについては勉強してあります。
今回の質問は、それらの算数(足し引き)の疑問だけなのです。
ありがとうございました。