Próbny egzamin maturalny Fizyka. Poziom rozszerzony grudzień 2024. Zadanie 10.3

Zadanie 10.

Cykl protonowy to łańcuch reakcji termojądrowych zachodzących w gwiazdach. W wyniku tych reakcji z czterech protonów powstaje stabilne jądro helu. Energia uwalniana podczas tego cyklu jest głównym źródłem energii Słońca. Pierwszym etapem cyklu protonowego jest fuzja (połączenie) dwóch protonów. W jej wyniku powstają: cząstka e⁺ (pozyton, nazywany też antyelektronem), jądro izotopu pewnego pierwiastka X, który oznaczymy jako oraz tzw. neutrino elektronowe ν_e.
Masy jąder i cząstek uczestniczących w opisanej fuzji protonów, wyrażone w jednostkach atomowych, mają następujące wartości:
m_p = 1,007276 u – masa protonu
m_X = 2,013553 u – masa powstałego jądra

m_e = 0,000549 u – masa cząstki e⁺.
Neutrino ma zerowy ładunek elektryczny, a jego masę możemy pominąć.

Zadanie 10.3

Fuzja dwóch protonów jest możliwa, gdy suma energii kinetycznych tych dwóch protonów jest bardzo duża.

Sformułuj uzasadnienie powyższego faktu. Odwołaj się do konkretnych własności odpowiednich oddziaływań fizycznych.