恒星核聚变到铁元素就停止了,恒星核聚更重的铁元元素是怎么来的?
1、恒星核聚变到铁元素就停止了,素停更重的止更重元素是怎么来的。宇宙学家面对的元素一大挑战是,仅仅通过恒星核聚变,恒星核聚只能生成铁及更轻的铁元元素。
2、素停科学家们发现,止更重恒星在进行核聚变时,元素到了铁这一步就会停下来。恒星核聚然而,铁元在我们的素停宇宙中,比铁更重的止更重元素广泛存在。它们是元素如何诞生的呢。
3、通过细致的研究,科学家们发现,重元素的诞生与宇宙漫长的演化历程紧密相关。根据目前广为接受的理论,我们的宇宙起源于138亿年前的大爆炸,即宇宙大爆炸理论。大爆炸初期,宇宙的温度极高。随着宇宙的膨胀,温度逐渐降低。
4、当温度下降到某个点时,高能光子开始有机会碰撞形成正反粒子对。按常理,这些正反粒子最终会湮灭产生高能电磁波。但实际上,大约每十亿对正反粒子湮灭,就有一个正粒子侥幸存活下来,构成了我们所知的物质宇宙。
5、随着温度的进一步降低,形成了氢和少量的氦,这两者是宇宙中最轻的元素,占到了总量的99%以上。这并不是说,更重的元素无法形成,只是它们不够稳定,会很快分解成氢和氦。那么,那些重元素究竟是怎样来的呢。
恒星核聚变到铁元素就停止了,更重的元素是怎么来的?
1、简单来说,答案是:恒星。恒星就像是元素的“炼金炉”。恒星的演化是星际云在引力作用下的集聚过程。随着星际云物质的聚集,质量和引力不断增加,核心的温度也随之升高。
2、当温度达到一定水平时,就会引发核聚变。以太阳为例,其核心温度高达1500万度,那里的物质不是气体、液体或固体,而是等离子态,即自由移动的“粒子汤”,电子、原子核和光子到处运动。1500万度的温度虽然很高,但还不足以引起氢聚变为氦,这需要大约一亿度的高温。但太阳实际上一直在进行核聚变,这不是自相矛盾吗。
3、实际上并不矛盾。在微观世界中,存在一个被称为量子隧穿效应的现象:即使没有足够的能量,反应也有可能发生。具体来说,尽管太阳核心的粒子没有足够的能量进行核聚变,但还是有一定的概率发生。量子隧穿效应表明,微观粒子可以在极短时间内获得极大的能量,这在宏观世界中是不可思议的,但在微观世界中却是可能的,这也是量子力学中能量与时间不确定性的体现。
4、尽管量子隧穿效应在微观世界中发生的概率较大,但由于太阳的质量巨大,微观粒子数量极其庞大,因此再小的概率,乘以巨大的粒子数量,最终也会成为一个大概率事件,通过量子隧穿效应发生核聚变的粒子数量也是相当可观的。然而,“太阳质量很大”是相对而言的。太阳的质量足以触发核聚变,但不足以维持其无限期进行。
5、随着核燃料的减少,核聚变的规模会逐渐减小,当氢耗尽时,氦会继续聚变,形成更重的元素。如果氦也消耗完毕,接下来就会是碳、氧、硅等元素,一直到铁元素。