核聚变的终点是铁,那么铁之后的元素是怎么诞生的?


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核聚变的终点是铁,那么铁之后的元素是怎么诞生的?


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【核聚变的终点是铁,那么铁之后的元素是怎么诞生的?】20世纪以来 , 人类对宇宙起源给出了自己的答案 , 这就是宇宙大爆炸理论 。 这一理论看似有些荒诞 , 但却能够解释我们这个宇宙物质的起源问题 , 因而在科学界始终屹立不倒 。 核聚变在宇宙当中 , 究竟扮演着一种怎样的角色呢?

我们知道 , 恒星形成之后 , 它巨大的热量来源就是体内的核聚变 。 从宇宙当中最初的氢元素和氦元素开始 , 恒星这座大型加工厂 , 就在一刻不停地生产宇宙中的其他元素 。 这是我们这个宇宙所有物质的基本来源 。 以氢元素为主的核聚变 , 会不断生成氦元素 , 这是主序星时代的恒星在进行的操作 。 等到氦元素积累到一定数量的时候 , 以氦元素为基础的核聚变又会进行 , 生成碳和氧 。

以我们的太阳为例 。 现在太阳中在进行的依然是以氢元素为主的核聚变 , 它非常稳定 , 但再过几十亿年之后 , 太阳将发展成为白矮星 , 以氢元素聚变生成的氦元素为基础 , 再次进行核聚变 。 每一次生成新的物质 , 都伴随着恒星形态的一种变化 。 一直到核聚变生成铁元素之后 , 核聚变就会停止 。

这是因为铁-56的比结合能是原子当中最高的 , 这也让铁失去了发生核聚变的可能性 。 恒星这座宇宙中的物质加工厂 , 加工到铁之后就停止了 , 那铁元素之后那么多元素 , 比如金 , 铂 , 银是怎么制造出来的?实际上 , 只有比太阳大10倍的恒星 , 才能一直聚变到铁元素 , 而太阳在聚变成碳、氧之后就会停止了 , 因为质量有限 。
想要形成比铁更重的元素 , 只能通过“中子俘获”的方式来实现 , 因为中子是不带电的 , 它更加接近原子核 , 中子被原子核俘虏的过程非常罕见 , 需要极高的温度和压力才能实现 。 这也就是传说中的超新星爆发了 。 超新星爆发的瞬间 , 会形成100亿摄氏度左右的高温 , 这足以让铁元素在其中转变为其他的超重元素 。 而在中子星发生合并事件时 , 也会形成超重元素 。

我们的宇宙里 , 几乎每一个百年就会发生一两次超新星爆发 , 这是宇宙各大天体心照不宣的秘密 。 超新星爆发后又会形成恒星的温床 , 展开下一轮的核聚变和轮回 。
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