編者按：1895年11月27日，諾貝爾在巴黎留下遺囑設立諾貝爾獎，該獎每年授予在物理學、化學、生理或醫學、文學、和平領域內對人類做出最大貢獻的人。因此，諾貝爾並沒有給天文學設定獎項。但縱觀諾獎的歷史，物理諾獎已經有十多次頒發給天文學家，這是為什麼呢？主要是因為現代天文學與物理學已經密不可分，太空已經成了驗證基礎物理學的實驗室。《來自星星的諾獎》系列十篇文章帶你回顧那些頒給天文學家的物理諾獎，本期是第九期。
作者：星辰大海
我們在初高中學習化學的時候離不開“化學元素週期表”，可是你知道這些元素是怎麼來的嗎？
“一閃一閃亮晶晶，滿天都是小星星”，天上的星星除了幾顆星星外，都是像太陽那樣發光發熱的恆星。
化學元素週期表上的元素從，根本上講都是由於恆星燃燒或恆星爆炸形成的。從這個意義上看，我們都是星星的後代。
這是誰發現的這個秘密呢？他們是1983年諾貝爾物理學獎得主。
1983年諾貝爾物理學獎一半授予美國伊利諾斯州芝加哥大學的錢德拉塞卡爾，以表彰他對恆星結構和演變有重要意義的物理過程的理論研究；另一半授予加利福尼亞州帕薩迪那加州理工學院的W。A。福勒，以表彰他對宇宙中化學元素的形成有重要意義的核反應的理論和實驗研究。
錢德拉塞卡爾是另一諾貝爾物理學獎獲得者拉曼的外甥，1910年10月19日出生於巴基斯坦的拉合爾，1930年畢業於印度馬德拉斯大學，後在英國劍橋大學學習和任教。1937年移居美國。
白矮星的特性是大約在1915年由美國天文學家亞當斯發現的。1925年英國物理學家福勒用物質簡併假說解釋了白矮星的巨大密度。物質簡併假說稱，電子和電離的核在極大的壓力下組成高度密集的物質。1926年愛丁頓建議，氫轉變為氦是恆星能量的可能泉源，這就為恆星演化理論奠定了基礎。
1930年—1936年，錢德拉塞卡爾在劍橋大學三一學院工作期間，就投入到了白矮星的研究之中。他找到了決定恆星生命的基本引數，透過應用相對論和量子力學，利用簡併電子氣體的物態方程，為白矮星的演化過程建立了合理的模型，並作出瞭如下預測：
1。白矮星的質量越大，其半徑越小；
2。白矮星的質量不會大於太陽質量的1。44倍（這個值被稱為錢德拉塞卡爾極限）；
3。質量更大的恆星必須透過某些形式的質量轉化，也許要經過大爆炸，才能最後歸宿為白矮星。
錢德拉塞卡爾的理論解釋了恆星演化的最後過程，因此對宇宙學作出了重大貢獻。1939年他在全面研究了恆星結構的基礎上出版了《恆星結構研究導論》一書，系統總結了他的白矮星理論。他還在恆星和行星大氣的輻射轉移理論、星系動力學、等離子體天體物理學、宇宙磁流體力學等方面進行了許多工作。
福勒1911年8月9日出生於美國賓夕法尼亞州的匹茲堡。由於從事與核起源有關的核反應的實驗和理論研究，以及對宇宙化學元素形成的理論作出的貢獻，他與錢德拉塞卡爾共獲1983年諾貝爾物理學獎。福勒的大部分研究工作是在原子核天體物理方面，被譽為這一領域的先驅者。
福勒1933年畢業於俄亥俄州立大學工程物理系，1936年在加州理工學院獲哲學博士學位。他的科學生涯全部是在加州理工學院度過的，直到1982年退休。從1933年起他就致力於發展核物理學。
1937年—1939年間，美國的貝特和德國的魏茨澤克獨立地提出了C-N迴圈反應理論，所謂C-N迴圈反應，指的是用碳和氮的同位素作為催化劑可使四個氫核聚變為一個氦核，這一機制能解釋恆星為什麼有巨大的能量可以持續發光達幾十億年之久。另外，貝特和克里弗德提出從氫開始的質子-質子鏈式反應也能達到同樣的結果。
1933年福勒所在的加州理工學院開勞格實驗室從事的研究課題之一就是上面提到的C-N迴圈的第一個反應，即C12輻射捕獲一個氫核形成N13。他們的研究正好可以提供檢驗C－N迴圈的實驗證據，並且可以定量地測量反應中的能量。福勒認識到集中在這類研究上的重要性，就加強了這方面的工作。
1940年福勒和開勞格實驗室的大部分同事參加華盛頓特區卡內幾學院地磁系的近發引信研究。1941年他們回到加州理工學院研製固體燃料火箭，這項課題生產出了一系列火箭，很多在戰爭中發揮了重要作用。該課題1944年轉到了美國海軍部。
大戰結束後福勒和他的同事回到核物理領域，繼續研究原子核天體物理。他們研究了C－N迴圈反應並外推到與恆星核心相當的較低能量。後來搞清楚，恆星質量大約是太陽的1。2倍時，其主要能量來源是質子-質子鏈式反應而不是C －N迴圈，所以他們也研究了質子-質子反應。
福勒1957年與合作者共同聯名在《現代物理評論》發表了題為“星體元素的合成法”的著名論文，全面闡述了重元素可以在恆星內部生成的 “B2HF”理論。這一理論提出了與恆星演化各階段相應的八種合成過程，指出了恆星在赫羅圖上的演化方向，提供了計算恆星內部結構的客觀基礎，並闡明瞭超新星爆發和大質量恆星演化的關係。