首页 > 热闻趣事 > 宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生

宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生

2019-08-17 08:30:53

宇宙中的万物,都是由各种元素通过无比精巧的组合而构成的,那么,宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?今天我们就来讲一下,宇宙中各元素的前世今生。

宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生

宇宙中所有的元素都是由质子、中子以及电子等基本粒子构成,其中原子核内质子的数量决定了元素的种类,例如原子核内只有一个质子,它就是氢,有两个质子,它就是氦,其他更重的元素以此类推,具体可参见元素周期表。

我们可以看到,只要不停地将这些基本粒子堆积起来,就可以创造出所有的元素。

宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生

这种看上去很容易的事情,实际操作起来却非常难。因为质子都带正电,所以要将它们聚合起来,是相当困难的事情,这需要很高的温度以及压力。下面我们来看一看,宇宙是怎么做到的。

早期的宇宙并不是现在这样绚丽多彩,那时的空间中充斥一大堆的基本粒子。由于氢的原子核只有一个质子,这使得氢元素很容易形成,因此随着宇宙温度的逐步下降,宇宙中就充满了大量的氢元素,形成了最原始的星云。

宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生

星云中密度较大的区域,会在万有引力的作用下,慢慢吸积成长为一颗原始的恒星,与此同时,它核心的压力与温度,会因为自身不断增长的重力而逐渐提高。

当这颗原始恒星的质量达到了一定的程度,其核心的温度以及压力就可以达到使质子聚合的条件,这时新的元素就产生了,在这个过程中,还会伴随着大量的能量释放,这就是核聚变反应。

宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生

要聚变出越重的元素,就需要更高的温度以及更强的压力,这就意味着宇宙中大部分的恒星,都会在聚变出较重的元素之前,就结束了自己的生命,例如太阳最高就只能聚变出碳和氧。

只有具备足够质量的恒星,才会点燃一轮又一轮的核聚变反应,生成越来越重的元素,但当一颗大质量恒星内部的核聚变反应到铁元素时,核聚变就无法再进行了。

宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生

因为铁元素的聚变是吸能的,所以当一颗大质量恒星内的核聚变反应到铁元素后,其内核会因为失去与自身重力抵抗的能量而迅速坍塌,并最终发生威力惊人的超新星爆发,宇宙中的绝大多数比铁重的元素,就是在这个阶段生成的。

请注意,核聚变反应最高只能聚变出铁元素,而宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变反应产生的!

在宇宙中,比铁重的元素主要是通过一种名叫“中子俘获”的核反应产生。所谓中子俘获,是指原子核与中子碰撞结合,并形成重核的过程。

宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生

亚博体育平台维护亚博老虎机亚博在线娱乐官网登录例如当铁56俘获了一个中子,它就变成了铁57,然后其原子核可能会因为不够稳定而发生β衰变,这时一个中子衰变成了质子,它的原子序数就会加1,于是就变成了钴57(注:这个例子只是简单说明,大家不必较真,事实上,中子俘获反应要复杂得多,但原理就是这样的)。

中子俘获分“快”、“慢”两种,其中慢中子俘获发生在恒星内部,其发生的概率很低,其反应时间通常都需要几万到几十万年。

而在超新星爆发的时候,会产生巨量的中子,在这种情况下,轻元素的原子核会在很短的时间内俘获大量的中子,但这些富中子的原子核极不稳定,它们会很快发生β衰变,从而转化成稳定的、比铁元素更重的原子核,这就是快中子俘获。

宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生

至此,宇宙中的所有元素都已生成,而被我们视为珍宝的金、铂等贵重金属元素也是这样得来的。我们也可以看出,它们之所以显得如此珍贵,还是很有道理的,毕竟宇宙中大质量恒星的数量并不多。

需要指出的是,超新星爆发并不是大质量恒星专有,在中子星和白矮星等致密天体合并的时候,也会发生同样的事情。

宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生

宇宙中那些古老的、巨大的天体,会以这种壮丽的方式结束自己的生命,同时将一生创造出的各种元素抛洒在宇宙空间中,形成各种各样的星云。在这些星云中,又会孕育出新一代的恒星,行星以及今天我们能够感知到的一切,包括我们自己。

以上,就是宇宙中各元素的前世今生,由此可以看到,组成我们身体的每个细胞、每个分子、每个原子都产生于远古的恒星,都记载着宇宙中那些美丽的篇章。

谢谢您阅读观看美众网收集整理的“宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变产生的!浅谈各元素的前世今生”。