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恒星由氢元素开始聚变到最后灭亡能形成各种元素,但是氢元素又是如何形成的呢?

 图书馆收藏文库 2018-06-02

氢和氦是宇宙中最丰富的两个元素。事实上,整个宇宙的氢和氦构成超过98%的所有已知的宇宙中物质。其余2相当于其他元素的总和。尽管我们的地球是一个岩石行星,包含大量额外的元素,如氧、硅、铁等,但它并不能代表整个宇宙。我们的地球,在这个宏大的计划中,只不过是围绕一个中等大小的恒星旋转的一粒宇宙尘埃。直到我们把整个宇宙作为一个整体,直到我们能理解到底有多少氢和氦存在。

在基本的氢聚变周期中,四个氢原子核(质子)聚集在一起形成一个氦核。这是故事的简单版本。实际上有电子,中微子和光子使得氢与氦的融合成为可能。

▲氢聚变过程的第一步:氘(2H)的原子核由两个质子构成,其中有一个反电子和一个中微子

这个聚变周期释放出恒星核心的能量。正是这种融合循环在我们的太阳中产生能量。当我们在夏天感到热的时候,我们就知道这种能量!

宇宙爆炸学说认为氢是由最基本的粒子在冷却过程中形成质子和电子后最先形成的元素。在大爆炸后的大约100秒,温度降到了10亿度,也就是最热恒星内部的温度,在这样的温度下,质子和中子不再有足够的能量逃脱强核力的吸引,所以开始结合产生氘(重氢)的原子核,氘核包含一个质子和一个中子。然后,氘核和更多的质子中子相结合形成氦核,它包含二个质子和二个中子,还产生了少量的两种更重的元素锂和铍。通过计算得出,在大爆炸模型中大约4分之1的质子和中子转变了氦核。还有少量的重氢和其他元素:所余下的中子会衰变成质子,这正是通常氢原子的核,而这些核带有正电性,他们会束缚经过的电子,从而就形成了氢原子,这就是氢元素的来源。

▲作为一簇紧密排列的“球”。红色的“球”代表质子;蓝色的“球”代表中子。“环绕”一个原子的原子核并定义一个原子的“大小”的电子云大约是那个原子的原子核的10万倍!

这个问题属于物理范畴:创世大爆炸时大量的夸克和电子释放,夸克相互碰撞,3个夸克是一个质子或中子,便形成了H+离子,再捕捉电子,生成氢原子即氕H-1,当中子形成时,与氢原子合并,形成氘H-2,再次合并形成三重氢即氚H-3,当质子撞击氚或氘时形成稳定元素氦3,氦4两种同位素,而3个氦4相撞生成碳12;氦3与氦4相撞生成锂7、铍、硼、氮、氧、氟、氖、钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰等都是这么来的,到26号元素铁的时候原子核是最稳定的,至于重元素怎么诞生,是一个谜,从钴开始有待探测,也有人认为是Mn-55撞击He-4得到Co-59。元素的诞生分为两种,天然与人造,1924年,人为地在回旋加速器上用氘(H-2)撞Mo-96,得到放射性元素Tc-98,到现在为止元素周期表已有117个元素,117号没发现,118号已合成出但立刻衰变现在恒星不断使原子聚变裂变,为循环能源,即太阳能和核能,最重的天然元素是锎(拼音:kāi)Cf,是最贵的金属,比金(Au)贵500000倍!大自然的元素仍不断创新,元素周期表的尽头仍然是个谜!

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