打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
地球上的元素就是全部?科学家:宇宙某个角落,存在未知元素!

这个问题问不同的人,将会得到不同的答案,但科学家大都会给出这样的答案,地球上就包含了宇宙中所有元素!似乎没有商量余地,连可能都不加,为什么科学家会给出如此明确的答案?

元素是怎么来的?

古希腊有四元素之说,当然我们现在知道这是一个完全错误的答案,但事实上在2000多年前就能用这种严谨的思维来思考整个世界,其实也是难能可贵的!这是比较可惜的是古希腊灿烂的文明之后,科学居然停滞了1500多年,一直到欧洲文艺复兴时期才重新开始发展!

元素周期表

元素是随着燃素说的没落而逐渐被认识的,到十八世纪的拉瓦锡时代,他通过对硫、锡和铅在空气中燃烧现象确定了氧化一说,到1789年时,他将陆陆续续发现的元素编制了33种元素的化学元素列表!

1804年初道尔顿提出了原子论,认为化学元素都是不可分割的微粒组成,这些微粒就是原子!同一元素的原子性质都相同,当元素化合时元素按简单整数倍形成结合,这个理论非常简洁有力,但一直缺乏实验证据!

1869年,门捷列夫发现了元素周期律,发表了第一份元素周期表,按原子量大小排列,将原子价相似的元素上下排成纵列,并预见了12种尚未发现的元素,尽管此前有过不少元素周期表的排列,但门捷列夫的周期表非常直观并易于理解,人类对元素的认识上一个台阶。

电子、原子核和质子以及中子发现

1899年汤姆逊在做阴极射线在电场下偏转实验时发现了电子;1909年卢瑟福在做α粒子散射实验时发现了原子核,1918年他在α粒子轰击氮原子核又发现了质子。1932年查德威克以α粒子轰击硼-10原子核发现了中子,至此组成元素的各个关键角色都已经登场!

区别元素的标准

到上世纪30-40年代时,科学家已经知道了元素之间那么大差异的原因,电子和质子决定了元素的化学属性,而质子则决定了元素之间的序号差异,中子没有存在感?完全错了,同位素的属性就是由中子数决定的,它还起到了稳定原子核的作用,当然这也有个限度,很多情况下也会导致不稳定。

元素之间可以通过聚变向质子数和中子数更高的元素转变,同时还能释放出巨大的能量,是不是很神奇?不但能取得各种元素,而且还可以获得能量,因为在聚变成更高元素序号时会有质量亏损,而能量释放的大小则遵循E=mc²,所以这个能量大到难以想象,比如太阳经过了45亿年仍然可以一如既往的发光发热,就是核聚变的功劳!

轻核可以通过聚变成重核,重核也可以通过裂变成轻核,裂变同样会有质量损失,也一样遵循质能方程,只是比例要比核聚变要小一些,但仍然大到远超我们的想象,比如原子弹和核裂变电站。它们中间最稳定的元素是铁。

除了聚变和裂变能改变元素序号外,还有重核元素以及同位素的放射性衰变、以及中子捕获改变元素的序号,比如红巨星中的比铁重的元素就通过这种模式完成的,另外超新星中则完成比铁更重的元素的快中子捕获,这个效率更快,中子星合并时这个效率会更高!比如黄金,中子星合并的效率非同一般!

宇宙中的元素有穷尽吗?

从理论上来看,元素是没有穷尽的,但也仅仅只是理论上,因为序号越高的元素越不稳定,从93号镎的百万年年到97号锫的千年,再到100号元素镄的百天内,之后就是分钟,秒,最后到118号元素Og的毫秒级别,你会发现,半衰期是几何计算减少的!

因此这些元素在理论上是可以无限增加的,但它们并不能长久存在,即使侥幸出现,也会在顷刻间转变为另一种元素,当然某些极端条件下可以让某些元素延迟衰变,但实现条件非常苛刻,自然界很难提供这种环境!

稳定岛理论

当原子核中的质子和中子数为幻数或者两者均为幻数时,原子核特别稳定!已经发现的幻数有2(氦)、8(氧)、20(钙)、28(镍)、50(锡)、82(铅)、126()?,在92号以及序号再高的元素,已经极不稳定,到了118号半衰期达到毫秒级,所以126号是可能存在的最高序号稳定元素,科学家都非常期待,但很可惜,到现在为止还制造不出这种超重元素!

精细结构常数下的最高序号元素

费曼提出理论上最稳定结构的元素序号应该是137,因为通过精细结构常数和波尔的原子模型,可以推导出如果出现大于137号元素,那么1s轨道上的电子就会不受控制,因此它是可能存在的最高元素!

相对论基本假设中的最高序号元素

相对论中的光速不可超越是宇宙中速度的天花板,因此从理论上来看电子以不可超过光速为极限去推算元素界可能存在的最高元素序号,它的质子数是172,也就是理论最大值是172号元素!

这些理论中,除了126号元素科学家比较期待以外,往上也就不抱希望了,126号元素到底是否存在,估计就没有任何人知道了,也许这些问题只能留给未来!

宇宙中会有存在这种元素的地方吗?

宇宙的中子星几乎就是中子行程的星球,外围则会存在部分离子,这样的结构实在不好定义元素序号,要么零号元素,因为没有质子!或者NNNNNNNN号元素,因为外围还有离子,而且数量庞大的恐怖,不过它却无法稳定存在,因为一旦脱离中子星环境就会衰变,变成质子+中子的普通元素同时还会释放大量能量!

也许还有夸克星这种变态的天体,只是未能被验证!之后的黑洞都压缩成了奇点,不知道怎么来形容这样的物质!尽管宇宙中变态天体那么多,但元素这种东西还就那么点,而暗物质到底算不算元素?估计没人能回答这个问题,因为仅仅以弱相互作用力和引力,不知道是能建构成啥物质。

而暗能量,那就更飘渺了,尽管有证据表明它存在,但暗能量到底是什么呢?为什么会那么变态?科学家也想知道!

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
藏在宇宙的炼金术士
比其他金属都“重”的金元素,在宇宙中是如何被“造”出来的?
中子星碰撞产生“从天儿降”的重元素
科学家证明双幻数原子核的稳定性
在太阳系中,哪里的黄金最多?
《宇宙的秘密全部揭开(十七)太阳氢气起源说》
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服