Yüksek enerji ve plazma fiziği nedir?

Bir füzyon reaktöründe, iki döteryum çekirdeği (\( ^2_1H \)) birleşerek bir helyum-3 çekirdeği (\( ^3_2He \)) ve bir nötron (\( ^1_0n \)) oluşturur. Bu reaksiyonda açığa çıkan enerjiyi MeV cinsinden hesaplayınız.
Verilen kütleler:
- Döteryum (\( ^2_1H \)): \( 2.014102 \, \text{u} \)
- Helyum-3 (\( ^3_2He \)): \( 3.016029 \, \text{u} \)
- Nötron (\( ^1_0n \)): \( 1.008665 \, \text{u} \)
(1 atomik kütle birimi (u) = \( 931.494 \, \text{MeV/c}^2 \))

💡 Nükleer reaksiyonlarda açığa çıkan enerji, kütle farkından (kütle defekti) hesaplanır. Kütle korunumu ilkesine göre, başlangıçtaki toplam kütle ile sonuçtaki toplam kütle arasındaki fark, enerjiye dönüşen kütleyi verir (\( E = \Delta m c^2 \)).

• ➡️ Adım 1: Reaksiyon denklemini yazalım: \( ^2_1H + ^2_1H \rightarrow ^3_2He + ^1_0n \)
• ➡️ Adım 2: Başlangıçtaki toplam kütleyi hesaplayalım:
  \( m_{başlangıç} = 2 \times m(^2_1H) = 2 \times 2.014102 \, \text{u} = 4.028204 \, \text{u} \)
• ➡️ Adım 3: Sonuçtaki toplam kütleyi hesaplayalım:
  \( m_{son} = m(^3_2He) + m(^1_0n) = 3.016029 \, \text{u} + 1.008665 \, \text{u} = 4.024694 \, \text{u} \)
• ➡️ Adım 4: Kütle defektini (kaybını) bulalım:
  \( \Delta m = m_{başlangıç} - m_{son} = 4.028204 \, \text{u} - 4.024694 \, \text{u} = 0.003510 \, \text{u} \)
• ➡️ Adım 5: Açığa çıkan enerjiyi hesaplayalım:
  \( E = \Delta m c^2 = 0.003510 \, \text{u} \times 931.494 \, \text{MeV/u} \approx 3.27 \, \text{MeV} \)

✅ Sonuç: Bu döteryum füzyon reaksiyonu başına yaklaşık 3.27 MeV enerji açığa çıkar. Bu, plazma halindeki maddenin yüksek sıcaklık ve basınçta nasıl muazzam bir enerji kaynağı olabileceğini gösterir.