核聚變的終點是鐵,那麼鐵之後的元素是怎麼誕生的?

20世紀以來,人類對宇宙起源給出了自己的答案,這就是宇宙大爆炸理論。這一理論看似有些荒誕,但卻能夠解釋我們這個宇宙物質的起源問題,因而在科學界始終屹立不倒。

核聚變在宇宙當中,究竟扮演著一種怎樣的角色呢?

核聚變的終點是鐵,那麼鐵之後的元素是怎麼誕生的?

我們知道,恆星形成之後,它巨大的熱量來源就是體內的核聚變。從宇宙當中最初的氫元素和氦元素開始,恆星這座大型加工廠,就在一刻不停地生產宇宙中的其他元素。這是我們這個宇宙所有物質的基本來源。

核聚變的終點是鐵,那麼鐵之後的元素是怎麼誕生的?

以氫元素為主的核聚變,會不斷生成氦元素,這是主序星時代的恆星在進行的操作。等到氦元素積累到一定數量的時候,以氦元素為基礎的核聚變又會進行,生成碳和氧。以我們的太陽為例。現在太陽中在進行的依然是以氫元素為主的核聚變,它非常穩定,但再過幾十億年之後,太陽將發展成為白矮星,以氫元素聚變生成的氦元素為基礎,再次進行核聚變。

每一次生成新的物質,都伴隨著恆星形態的一種變化。一直到核聚變生成鐵元素之後,核聚變就會停止。這是因為鐵-56的比結合能是原子當中最高的,這也讓鐵失去了發生核聚變的可能性。

核聚變的終點是鐵,那麼鐵之後的元素是怎麼誕生的?

恆星這座宇宙中的物質加工廠,加工到鐵之後就停止了,那鐵元素之後那麼多元素,比如金,鉑,銀是怎麼製造出來的?

實際上,只有比太陽大10倍的恆星,才能一直聚變到鐵元素,而太陽在聚變成碳、氧之後就會停止了,因為質量有限。想要形成比鐵更重的元素,只能透過“中子俘獲”的方式來實現,因為中子是不帶電的,它更加接近原子核,中子被原子核俘虜的過程非常罕見,需要極高的溫度和壓力才能實現。

這也就是傳說中的超新星爆發了。

核聚變的終點是鐵,那麼鐵之後的元素是怎麼誕生的?

超新星爆發的瞬間,會形成100億攝氏度左右的高溫,這足以讓鐵元素在其中轉變為其他的超重元素。而在中子星發生合併事件時,也會形成超重元素。

我們的宇宙裡,幾乎每一個百年就會發生一兩次超新星爆發,這是宇宙各大天體心照不宣的秘密。超新星爆發後又會形成恆星的溫床,展開下一輪的核聚變和輪迴。

大家怎麼看?

TAG: 核聚變元素宇宙恆星鐵元素