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轻元素和重元素是如何形成的?从元素起源看我们的来处

C)得以进行,从而产生了比氦更重的元素,但BBFH的理论不能解释足量的氦的产生。现在我们知道这两个过程都会发生:大多数氦是在大爆炸中产生的,但是碳和更重的元素都是由恒星产生的,宇宙射线碰撞破坏了恒星产生的一些碳,产生了大多数锂和铍。","27:\"12\""],[20,"\n"],[20,{"gallery":"https://uploader.shimo.im/f/mLyYyDeGHLMrgkZ1.jpeg!thumbnail"},"29:0|30:0|3:\"414px\"|4:\"329px\"|crop:\"%7B%22imgWidth%22%3A414%2C%22translateY%22%3A0%2C%22translateX%22%3A0%2C%22width%22%3A414%2C%22imgHeight%22%3A329%2C%22height%22%3A329%7D\"|frame:\"none\"|ori-height:\"329px\"|ori-width:\"414px\""],[20,"\n"],[20,"2.类似太阳的恒星中发生的核聚变","27:\"12\"|8:1|9:1"],[20,"\n"],[20,"3.s-过程和r-过程","16:\"http%3A%2F%2Fjhguth1942.tripod.com%2Fcosmofluorescence%2Fid2.html\"|27:\"12\"|8:1|9:1"],[20,"\n"],[20,"天体物理学的一个基本问题是化学元素起源的问题。在很久之前,科学家们就假设过大爆炸之后的瞬间便形成了氢,氦和一些锂等元素(Alpher,Bethe&Gamow 1948)。在所有依赖于这一起始事件的宇宙学理论中,氢原子形成的唯一时间是在这个起始事件期间。在此之前,什么都不存在!这样的前提完全超出了实验物理学的范畴。从科学理论的角度来看,它是一个完全的死胡同。","27:\"12\""],[20,"\n"],[20,{"gallery":"https://uploader.shimo.im/f/dNalEtgOjgAV7ZAy.jpeg!thumbnail"},"29:0|30:0|3:\"414px\"|4:\"293px\"|crop:\"%7B%22imgWidth%22%3A414%2C%22translateY%22%3A0%2C%22translateX%22%3A0%2C%22width%22%3A414%2C%22imgHeight%22%3A293%2C%22height%22%3A293%7D\"|frame:\"none\"|ori-height:\"293px\"|ori-width:\"414px\""],[20,"\n"],[20,"在本文作者看来,氢通过宇宙氢循环一次又一次地再生,而不会损失或产生任何新物质。当吸积物质大到足以形成黑洞时,反过来又会为所有被俘获的高Z(原子序数)元素被分解为夸克提供条件,然后再重新组装成氢原子。","27:\"12\""],[20,"\n"],[20,{"gallery":"https://uploader.shimo.im/f/7TA3TjHaGGIyn9x7.jpeg!thumbnail"},"29:0|30:0|3:\"415px\"|4:\"341px\"|crop:\"%7B%22imgWidth%22%3A415%2C%22translateY%22%3A0%2C%22translateX%22%3A0%2C%22width%22%3A415%2C%22imgHeight%22%3A341%2C%22height%22%3A341%7D\"|frame:\"none\"|ori-height:\"341px\"|ori-width:\"415px\""],[20,"\n"],[20,"但这又带来了其他元素的问题,特别是碳,氧,铁和金等重要元素。事实证明,元素可以在各种天体物理的场所形成,通过同位素确定了大多数场所。对于天然存在的同位素,核合成的主要模式以及同位素丰度已经被制成表格(Anders&Grevesse 1989)。这个同位素列表可供使用。","27:\"12\""],[20,"\n"],[20,{"gallery":"https://uploader.shimo.im/f/vJtjPKxpWFYZcqri.jpeg!thumbnail"},"29:0|30:0|3:\"414px\"|4:\"310px\"|crop:\"%7B%22imgWidth%22%3A414%2C%22translateY%22%3A0%2C%22translateX%22%3A0%2C%22width%22%3A414%2C%22imgHeight%22%3A310%2C%22height%22%3A310%7D\"|frame:\"none\"|ori-height:\"310px\"|ori-width:\"414px\""],[20,"\n"],[20,"最重的元素,事实上几乎所有比76Ge重的同位素都是在两个过程之一中形成的。这些元素实际上不是由带电核反应产生的。由于重核之间的强排斥力,带电核之间的进一步作用,即热核聚变变得更加困难,并且超过56Fe的聚变反应不释放能量。然而,在有一些自由中子源可供使用的前提下,核可以捕获中子。这两个过程的存在首先被Burbidge,Burbidge,Fowler与Hoyle(Burbidge等人,1957)和Cameron(Cameron,1957)分别独立发现,但是这些过程的天体物理场所的确定花费了相当长的时间。这两个过程由它们运行的时间尺度命名:慢或s过程以及快或r过程。","27:\"12\""],[20,"\n"],[20,{"gallery":"https://uploader.shimo.im/f/0IBAfovFBs0fmF6G.png!thumbnail"},"29:0|30:0|3:\"415px\"|4:\"auto\"|crop:\"\"|frame:\"none\"|ori-height:\"276px\"|ori-width:\"415px\""],[20,"\n"],[20,"参考资料","27:\"12\"|8:1|9:1"],[20,"\n"],[20,"1.Wikipedia百科全书","27:\"12\""],[20,"\n"],[20,"2.天文学名词","27:\"12\""],[20,"\n"],[20,"3. 十四郎-","27:\"12\""],[20,"Jagadheep D. Pandian","0:\"%23447eb6\"|16:\"http%3A%2F%2Fcurious.astro.cornell.edu%2Fcomponent%2Fauthorlist%2Fauthor%2F4-jpandian%20%5Co%20View%20all%20articles%20from%20Jagadheep%20D.%20Pandian\"|27:\"12\"|8:1"],[20,"\n"],[20,"如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除","27:\"12\""],[20,"\n"],[20,"转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处","27:\"12\""],[20,"\n"]]">

网友提问在我高中的自主研究课程中,我正在研究轻元素和重元素的形成,对此我有一些基本的了解,同时我还发现了一些尚不明白的技术信息。您能推荐一些关于该课题的好文章,或者介绍一些更高级的资料吗?

最轻的元素(氢,氦,氘,锂)是在大爆炸核合成中产生的。根据大爆炸理论,早期宇宙的温度非常高,使得聚变反应能够发生,轻元素得以形成:氢,氘,氦(两种同位素),锂和微量的铍。

发生在恒星中的核聚变将氢转化为所有恒星中的氦。在比太阳质量小的恒星中,这是唯一发生的反应。在比太阳质量大(但小于大约8个太阳的质量)的恒星中,在恒星演化的连续阶段发生将氦转化为碳和氧的进一步反应。在质量非常大的恒星中,反应链继续产生硅乃至铁这样的元素。

质量大于铁的元素不能通过核聚变形成,因为铁的聚变需要更多的能量。但是,在我们周围确实发现了比铁质量更高的元素。那么这些元素是如何形成的呢?答案是超新星。在超新星爆炸中,发生中子俘获反应(不是聚变反应),形成了重元素。这就是我们周围的大部分事物来自恒星和超新星(重元素部分)这一说法的由来。如果你深入地去探究技术细节,就会发现中子俘获反应有两种过程,分别称为快过程(r-process)和慢过程(s-process),在这些过程中形成了不同的元素。

1.大爆炸核合成

Gamow,Alpher和Herman提出大爆炸产生了所有的元素,然而,由于缺少稳定的原子质量为5或8的原子核,因此大爆炸仅能够产生氢和氦。Burbidge,Burbidge,Fowler和Hoyle研究了恒星中的核合成过程,该过程中更大的密度和更长的时间尺度使3α过程(He + He + He  - > C)得以进行,从而产生了比氦更重的元素,但BBFH的理论不能解释足量的氦的产生。现在我们知道这两个过程都会发生:大多数氦是在大爆炸中产生的,但是碳和更重的元素都是由恒星产生的,宇宙射线碰撞破坏了恒星产生的一些碳,产生了大多数锂和铍。

2.类似太阳的恒星中发生的核聚变

3.s-过程和r-过程

天体物理学的一个基本问题是化学元素起源的问题。在很久之前,科学家们就假设过大爆炸之后的瞬间便形成了氢,氦和一些锂等元素(Alpher,Bethe&Gamow 1948)。在所有依赖于这一起始事件的宇宙学理论中,氢原子形成的唯一时间是在这个起始事件期间。在此之前,什么都不存在!这样的前提完全超出了实验物理学的范畴。从科学理论的角度来看,它是一个完全的死胡同。

在本文作者看来,氢通过宇宙氢循环一次又一次地再生,而不会损失或产生任何新物质。当吸积物质大到足以形成黑洞时,反过来又会为所有被俘获的高Z(原子序数)元素被分解为夸克提供条件,然后再重新组装成氢原子。

但这又带来了其他元素的问题,特别是碳,氧,铁和金等重要元素。事实证明,元素可以在各种天体物理的场所形成,通过同位素确定了大多数场所。对于天然存在的同位素,核合成的主要模式以及同位素丰度已经被制成表格(Anders&Grevesse 1989)。这个同位素列表可供使用。

最重的元素,事实上几乎所有比76Ge重的同位素都是在两个过程之一中形成的。这些元素实际上不是由带电核反应产生的。由于重核之间的强排斥力,带电核之间的进一步作用,即热核聚变变得更加困难,并且超过56Fe的聚变反应不释放能量。然而,在有一些自由中子源可供使用的前提下,核可以捕获中子。这两个过程的存在首先被Burbidge,Burbidge,Fowler与Hoyle(Burbidge等人,1957)和Cameron(Cameron,1957)分别独立发现,但是这些过程的天体物理场所的确定花费了相当长的时间。这两个过程由它们运行的时间尺度命名:慢或s过程以及快或r过程。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. 十四郎-Jagadheep D. Pandian

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

翻译:天文志愿文章组-十四郎

审核:天文志愿文章组-

排版:零度星系

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:http://jhguth1942.tripod.com/cosmofluorescence/id2.html

http://curious.astro.cornell.edu/the-universe/stars-and-star-clusters/84-the-universe/stars-and-star-clusters/nuclear-burning/402-how-are-light-and-heavy-elements-formed-advanced

本文由天文志愿文章组-十四郎翻译自Jagadheep D. Pandian的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

注意:所有信息数据庞大,难免出现错误,还请各位读者海涵以及欢迎斧正。

结束,感谢您的阅读与关注

全文排版:天文在线(零度星系)

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