您现在的位置是:首页>要闻 > 正文

宇宙元素的诞生与发展

2023-10-03要闻

简介宇宙元素的诞生与发展?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...

宇宙元素的诞生与发展?

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。

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。

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。

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。

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。