恒星“点石成金”,中子是个重要角色( 二 )
后来,部分物质“抱团”逐渐形成了恒星。恒星内部以氢核和氦核为原料,不断进行核反应,生成更重的元素,并释放出能量。
“由于原子核均带正电荷,两核之间的结合需要较高的温度条件以克服同性相斥的库仑力。元素越重,带电量越大、库仑力越大,形成该元素所需的温度就越高。”李志宏举例,当恒星温度超过30亿摄氏度时,才能形成原子序数为14的硅元素,硅元素再与其他核素反应形成更多元素,直到原子序数为26的铁元素为止。
“恒星的核燃烧阶段形成的最重元素为铁元素,这是因为铁元素的比结合能最高。” 李志宏进一步介绍,质子和中子等核子结合成原子核不容易,而将已经形成的原子核拆开也需要能量,这种能量被称为原子核的结合能,而结合能与核子数目的比值被称为该原子核的比结合能,即拆开原子核时,平均到每个核子上所需的能量。比结合能越高,说明原子核越不容易“散架”。
铁元素的结合能最高,这意味着什么?“铁元素为核反应放热和吸热的‘分水岭’,若生成铁之前的元素,反应放热,恒星升温;生成超铁元素,反应吸热,恒星冷却。”李志宏告诉科技日报采访人员,恒星一旦冷却,便无法再提供足够的温度克服下一个元素合成的库仑力,核反应链便在铁这里“戛然而止”了。
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