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中学时困扰我的几个物理问题（二）核反应的平衡
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中学时觉得化学中的勒沙特列原理非常巧妙。这个原理反映了化学反应平衡的规律，就是向抵抗物质浓度变化的方向移动，浓度增大就减小浓度，浓度减小就增大浓度。反应平衡是化学中一个重要概念，一般可以用平衡常数描述反应的平衡。
后来又学了核反应(聚变、裂变、衰变)，表面上看起来核反应和化学反应很类似，但是我发现教科书上似乎没有考虑核反应的平衡，核反应里似乎也没有类似化学反应的平衡常数。这就成了又一个困扰我的问题。
前天忽然想起这个问题，到网上搜了一下，又经过思考，我认识到核反应同样有逆反应，同样会有反应平衡的问题。不过核反应不是溶液中的反应，一般来说光考虑浓度（数密度）是不够的，还要考虑分布函数的问题。
对于核反应0+1->2+3+Q0123，正反应和逆反应速率之间的关系可以表示为（Bahcall & Fowler, 1970, ApJ, 161,119）
P0123/P3210=(n3n2/n1n0)(g0g1/g2g3)(A01/A23)^3/2 exp(-Q0123/kT)
对于核反应0+1->2+3+Q0123，正反应和逆反应速率之间的关系可以表示为（Bahcall & Fowler, 1970, ApJ, 161,119）
P0123/P3210=(n3n2/n1n0)(g0g1/g2g3)(A01/A23)^3/2 exp(-Q0123/kT)
其中Q0123是反应放出的能量，$n_i$是反应物、产物的数密度，$g_i$是统计权重，$A_{01}$和$A_{23}$是反应前和反应后的核子数目。通常核反应放出的能量很大，在MeV的量级，1 eV相当于$10^{4}$ K，1 MeV就相当于$10^{10}$ K。通常热核反应（以氢聚变为氦为例）的温度是$10^{8}$ K，所以上面式子中的指数因子大约是$e^{-100}\sim 10^{-43}$。所以通常逆反应是不重要的，也就不考虑反应平衡的问题了。
但是从上面的分析可以看出，“不用考虑逆反应”的结论是基于指数因子很小，而这是因为正反应放出的能量远大于热温度。如果这点不能满足，那么逆反应是必须考虑的。https://wap.sciencenet.cn/blog-117333-536625.html
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