 这幅艺术家的插图显示了一个围绕原子核运行的电子，在原子核中，电子是一个基本粒子，但原子核可以被分解成更小、更基本的成分。 最简单的原子是氢，它是一个电子和一个质子结合在一起。 其他原子的原子核中有更多的质子，质子的数量决定了我们正在处理的原子类型。 每个原子核都含有质子，质子的数量决定了该元素的性质。  原子核中有一个以上质子的每个原子都是质子和中子的混合物。 总体而言，带正电的原子核负责围绕它旋转的带负电的电子，以及每种元素固有的物理和化学性质。 目前已知有100多种元素可分类到元素周期表中。  元素周期表以最常见的方式对元素进行了颜色编码，宇宙中的各种元素都是通过什么过程创建的。 所有比钚轻的不稳定元素都是通过放射性衰变自然产生的，这里没有显示出来。 只有8个过程才能全部创建它们。  宇宙膨胀的视觉历史包括被称为大爆炸的炎热致密状态，以及随后结构的生长和形成。 整套数据，包括对轻元素和宇宙微波背景的观测，只留下大爆炸作为我们所看到的一切的有效解释。 1.大爆炸。 早期的、炎热的、密集的状态首先产生了质子和中子。  宇宙中最轻的元素是在炎热的大爆炸早期产生的，当时原始质子和中子融合在一起，形成了氢、氦、锂和铍的同位素。 铍都是不稳定的，在恒星形成之前，宇宙只剩下前三种元素。 只有最轻的稳定元素，通过锂(3)才能这么早熔化。  对一颗质量极大的恒星一生的解剖，当核心耗尽核燃料时，最终会发生II型超新星。 聚变的最后阶段通常是燃烧硅，在超新星接踵而至之前，在核心产生铁和类铁元素的时间只有一小段时间。 核心崩塌的超新星可以有效地产生原子序数高达40左右的元素，但还不够高。 2.大质量恒星。 最大质量的恒星寿命最短。  这张来自NASA钱德拉X射线天文台的图像显示了仙后座A超新星遗迹中不同元素的位置，包括硅(红色)、硫(黄色)、钙(绿色)和铁(紫色)，以及所有这些元素的覆盖(上图)。 这些元素中的每一种都能在很窄的能量范围内产生X射线，从而可以绘制出它们的位置图。 它们在超新星中迅速爆炸，产生了从碳(6)到锆(40)的丰富元素。  形成Ia型超新星有两种不同的方式：吸积情形(L)和合并情形(R)。 合并方案不仅是宇宙中许多最重的元素的主要原因，也是铁的主要原因，铁是宇宙中第九种最丰富的元素。 3.小质量恒星。 质量较低的类太阳恒星会演化成巨星。  在恒星生命核心的高能阶段产生的自由中子，使得元素可以通过中子吸收和放射性衰变一次一个地建立在元素周期表中。 超大恒星和进入行星状星云阶段的巨星都是通过s过程做到这一点的。 在死亡之前，慢慢加入中子会产生从锶(38)到铋(83)的元素。  4.白矮星爆炸。 吸积和合并会引发白矮星爆炸：Ia型超新星。  Ia型超新星遗迹是由一颗白矮星在吸收或合并后爆炸产生的，它的光谱和光曲线与核心塌缩的超新星有根本的不同。 它们用一组与其他类型的超新星不同的元素丰富了宇宙。 这些产生的元素从硅(14)到锌(30)。 在合并的最后时刻，两颗中子星不仅会发出引力波，还会发出一场灾难性的爆炸，在整个电磁光谱中回荡。 同时，它在元素周期表的高端产生了一系列重元素。 5.合并中子星。 两颗中子星相撞，显示合并过程中发出的电磁波和引力波。 对多个信使的综合解释使它能够理解中子星的内部组成，并揭示我们宇宙中最极端条件下物质的性质。 事实上，这个过程是我们许多最重元素的起源。 从铌(41)到钚(94)，它们创造了最重的天然元素。 当高能宇宙粒子撞击原子核时，它可以在一个被称为散裂的过程中将原子核分裂。 这是宇宙一旦到达恒星年龄，就会产生新的锂、铍和硼的压倒性方式。 6.宇宙线散裂。 高能宇宙粒子将大质量的原子核炸开。 高能天体物理源产生的宇宙射线可以到达地球表面。 当宇宙线与重原子核相撞时，会发生散裂，通过炸开原始原子核来产生较轻的元素。 锂、铍和硼这三种元素都是通过这种工艺大量生产出来的。 散裂创造了宇宙中的锂(3)、铍(4)和硼(5)。 重的、不稳定的元素会发生放射性衰变，通常是通过发射α粒子(氦原子核)或经历β衰变，如图所示，中子会转化为质子、电子和反电子中微子。 这两种类型的衰变都会改变元素的原子序数，从而产生一种与原始元素不同的新元素。 7.放射性衰变。 有些同位素自然是不稳定的。 元素周期表上的第96号元素(在这里被不恰当地称为“Cu”而不是“Cm”)，可能会在某些恒星大灾难中产生，但在像地球这样的行星上持续存在之前就会衰变。 像这样的放射性衰变链产生了许多元素，这些元素是自然产生的，没有其他可持续的方式。 衰变产生氚(43)、质子(61)和许多比铅(82)更重的元素。 在更新元素周期表时，阿尔伯特·吉奥索(Albert Ghiorso)在103号空间题写了“lw”(Lawrencium)；codiscoverers(L.到r.)。 罗伯特·拉蒂默、托比约恩·斯克兰德博士和阿尔蒙·拉什在一旁赞许地看着。 这是第一个在陆地条件下完全使用核手段创造的元素。 8.人造元素。 反式钚(>94)元素完全是实验室制造的。 重离子在我们的努力中被加速和碰撞，以使最重的元素成为可能，包括那些不是自然产生的元素。 目前的记录保持者是118号元素Oganesson，它是唯一一种在室温下可能不是气体的“惰性气体”。 只有人类引起的核反应才会产生它们：一直到奥加内松(118)。 今天在宇宙中发现的每种元素丰度的主要来源。 “小星”是指任何质量不足以成为超巨星和超新星的恒星；许多归因于超新星的元素可能更好--由中子星合并而成。 |
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