这个问题很有意义,初中化学课接触化学元素周期表时,化学老师会告诉我们,元素的分类标准有很多种,其一就是人工核素和非人工核素,人工核素就是人工通过核反应等方法制造的元素,那么非人工核素是怎么来的呢?当时很少能有同学问出这个问题。
如下图所示,宇宙中的轻核如氢和氦主要来自于大爆炸初期合成,白矮星爆发会聚变形成一些比铁小的元素,比铁重的元素则主要来源于超新星爆发和中子星合并。
划重点,不是比铁重的原子核无法发生聚变反应,而是聚变过程吸收的能量比放出的能量高,使得聚变反应无法自持,但只要外界提供的能量高,通过聚变制造出重元素是可以完全有可能的。
超新星爆发
质量是太阳质量8倍以上的天体被称为超新星,这类天体随着聚变反应的进行,内部的氢、氦等材料逐渐消耗,在寿期末会由于引力的作用而发生坍塌,瞬间向中心挤压,然后发生剧烈爆炸,这种现象就称为超新星爆发。这个过程会释放出巨大的能量,并释放出大量的快中子,原子核在高能以及中子的作用下参与核反应形成比铁更重的原子。
中子星合并
原子弹爆炸的威力人类已经感受到了,比原子弹更厉害的是氢弹,比氢弹威力强许多个次方的就是中子星的碰撞合并,这个过程放出的能量,会令几百光年内的天体遭殃,这个过程也会形成一些重核粒子。2017年NGC4993星系中两个中子星合并,就被探测到形成了大量的超重元素,如包括金银等。
最后,再次强调重点,不是比铁重的原子核无法发生聚变反应,而是聚变过程吸收的能量比放出的能量高,无法自发持续的聚变,只要外界能量高,通过聚变制造出重元素是可以完全有可能的。只不过由于过程无法自持,是很短暂的,制造出的元素总量也是很少的,重元素只占了宇宙间元素总量的0.0000001%,其他的全是氢、氦。
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