恒星核聚变到铁元素为何就停止了?那些重元素又是恒星核聚何停怎么来的?
1、恒星核聚变到铁元素为何就停止了。铁元那些重元素又是素为素又怎么来的。在浩瀚宇宙中,止那重元元素的恒星核聚何停诞生与演变是一场宏伟的宇宙炼金术。当一颗巨大的铁元恒星走向生命的尽头,中子俘获过程便成为孕育铁之后元素的素为素又神秘温床;亦或是在两颗中子星的合并过程中,也能催生出大量这类超重元素。止那重元
2、恒星核聚何停地球,铁元这颗蓝绿色的素为素又星球,汇聚了从氢到铀的止那重元自然元素奇观,而铀则是恒星核聚何停大自然中发现的最重的元素。超越铀的铁元界域,我们步入超铀元素的素为素又领域,那里,只有微量的元素天然存在,其它大部分均为人为创造,并且,它们的半衰期往往短暂得令人惊叹。倘若你对天文学略知一二,便会明白恒星乃是大自然的元素熔炉,它能将宇宙间的氢元素通过核聚变催化为种种不同的元素。
3、例如,在恒星的内部,氢元素融合成氦,释放出庞大的能量;之后,氦元素也发生融合,孕育出碳和氧;而碳的融合,又会产生氖、钠、镁以及铝。但在恒星的内部,聚变到了铁便戛然而止,例如硅融合成铁-56,铁-56无法进一步融合。那么,那些位于铁之后的元素又是如何诞生的呢。我们所知,氢弹由氢同位素融合而成,原子弹则由铀或钚裂变产生,两者均释放了大量的能量,这与原子核的比结合能息息相关。
4、结合能指的是将原子核中的核子,质子和中子,彻底分离所需的能量;但我们更关心的是,结合能与核子数量的比值,即比结合能。比结合能越高,表明原子核越稳固。铁-56拥有所有原子中最高的比结合能,因此,它成为了最稳固的原子。
5、而那些超越铁的元素被称作超重元素,难怪人们称颂“老铁”,这背后也有科学的奥秘。有了以上的理论铺垫,让我们再审视宇宙中元素的诞生之谜。所有恒星在诞生之初,都会开始氢元素的聚变,氕核首先融合成氘核,通过一系列的聚变反应,最终生成的主要是氦-4:。
恒星核聚变到铁元素为何就停止了?那些重元素又是怎么来的?
1、1,对于质量较小的恒星,如不超过0.8个太阳质量的红矮星,其聚变过程仅能到达氦阶段,因为其内部温度不足以点燃氦的聚变。2,类似太阳这样的恒星,在氢耗尽之后,引力作用会暂时压倒核聚变释放的能量,导致恒星外层收缩,使得核心部分温度急剧上升,点燃氦聚变。氦的融合迅速且剧烈,释放出巨大能量,将恒星外层的大气吹散,形成氦闪,正如《流浪地球》所描述的那样。
2、3,在太阳的演化末期,聚变仅能到达碳和氧元素,而比太阳质量更大的恒星,则可将聚变进行到硅。4,至于质量庞大的恒星,例如约10倍太阳质量,它们能持续聚变至铁元素,而后聚变过程便告一段落,因为铁拥有最高的结合能。要将铁-56的原子转变为更重的元素,必须继续将质子添加进铁原子中。强力将质子和中子紧紧束缚在原子核中,但强力仅在极短的距离内起作用。
3、尽管强力强度是库仑力的百倍,但库仑力是长程力,带正电的原子核因相互排斥而难以融合质子。由于库伦势垒过高,超重元素无法通过恒星内部的质子或α粒子俘获方式形成,并且铁-56通过质子俘获所需的平均时间远超恒星的寿命。于是,在恒星内部,只能通过中子俘获的方式获得超重元素。中子由于不带电,比质子更容易接近原子核,并被强力束缚。
4、这种过程被称为中子俘获。中子俘获分为慢中子俘获过程,过程,和快中子俘获过程。在大质量恒星的演化末期,红超巨星,内部积累了大量铁元素,并存在极高密度的中子流,高达每立方厘米10的8次方个,铁-56俘获一个中子变为铁-57,随后发生β衰变,释放一个高能电子,生成比铁高一个序号的元素钴。
5、-57通过中子俘获继续生成更重的元素。慢中子俘获在低温下进行,过程缓慢,若生成物的半衰期短,则可能在下一次中子俘获前便已衰变,因此,过程仅能生成少量超重元素。