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周期表上的元素从何而来,看完不由得感叹宇宙的伟大

 火树银花5 2017-12-09

制造元素的过程就是核聚变,核聚变用最简单的原材料,构建出了有着无穷多样性的宇宙。实际上,想要引发核聚变 条件非常苛刻,以至于自然界中只有一种地方能做到,只有在像太阳这样的恒星内部,才会产生新元素,因为那是宇宙中仅有的高温,高压的地方,能够引发核聚变。即便如此,也只有恒星的一小部分地方,才能达到必要的临界温度,太阳的表面是6000摄氏度,远未达到核聚变的温度。而在表面之下的日核, 可以达到1500万摄氏度,太阳以疯狂的速度,将氢聚变为氦。

太阳的所有能源都来自于氢的聚变,把最简单的氢元素,转化成第二简单的氦元素。要形成更重的元素,需要的温度高得多,只有恒星进入晚年时,才能达到这种温度。它们的生命却受制于自身的氢燃料供应,一旦氢燃料消耗殆尽,死亡将接踵而至,恒星的灭亡声势浩大。濒死的恒星不会冷却,相反,它们会越来越热,最终会出现突如其来的大爆炸。

那个时候,聚变反应也就停止了,不会再有能量的散逸,向外的压力也将不复存在。也就是在那个时候,星核将会迅速坍缩,只剩下充斥着氢和氦的外壳,当外壳下面的星核不断坍缩时,恒星的温度将再次上升,直达一亿度。此时,第二阶段开始,氦元素开始聚变, 在这一过程中会产生两种元素,碳和氧。我们星球上,每一个生物中的碳原子,都来自濒死恒星的星核。

仅仅在100万年的时间中,星核中的氦也将被耗尽,足够的重力来压缩星核,能够重新启动核聚变。恒星再度开始坍缩,温度也再次上升,进入第三阶段,在这一阶段,碳聚变成为镁、氖、钠和铝。而每个阶段都比上一个阶段温度更高,时间更短,最终迎来了最后一个阶段,这个阶段只持续短短几天,星核已经转变成几乎百分之百的铁。至此,整个聚变过程完全停止。但这里只有周期表里的前26种元素,那么剩下的那些元素是哪儿来的?

形成这种重元素所需要的条件,在宇宙中是极少出现的,在一个拥有千亿颗恒星的星系,这种条件才可能存在,因为这种条件只会出现在最大的恒星,垂死挣扎之时。在恒星深处,星核终究抵抗不过引力的作用,它以惊人的速度向内坍缩,然后又在巨大斥力的作用下再次膨胀。随着冲击波与恒星外层的碰撞,宇宙中最高温度的记录产生了,一千亿摄氏度,这种情况只能持续大约15秒,但是已经足够产生一些重质基本元素了,比如说金元素,这就是传说中的超新星爆炸,宇宙中最猛烈的大爆炸。

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