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核聚變到鐵就停止了,那么宇宙里比鐵要重的元素都是怎么堆出來的?

這個問題很有意義,初中化學課接觸化學元素周期表時,化學老師會告訴我們,元素的分類標準有很多種,其一就是人工核素和非人工核素,人工核素就是人工通過核反應等方法制造的元素,那么非人工核素是怎么來的呢?當時很少能有同學問出這個問題。

如下圖所示,宇宙中的輕核如氫和氦主要來自于大爆炸初期合成,白矮星爆發會聚變形成一些比鐵小的元素,比鐵重的元素則主要來源于超新星爆發和中子星合并。

劃重點,不是比鐵重的原子核無法發生聚變反應,而是聚變過程吸收的能量比放出的能量高,使得聚變反應無法自持,但只要外界提供的能量高,通過聚變制造出重元素是可以完全有可能的。

超新星爆發

質量是太陽質量8倍以上的天體被稱為超新星,這類天體隨著聚變反應的進行,內部的氫、氦等材料逐漸消耗,在壽期末會由于引力的作用而發生坍塌,瞬間向中心擠壓,然后發生劇烈爆炸,這種現象就稱為超新星爆發。這個過程會釋放出巨大的能量,并釋放出大量的快中子,原子核在高能以及中子的作用下參與核反應形成比鐵更重的原子。

中子星合并

原子彈爆炸的威力人類已經感受到了,比原子彈更厲害的是氫彈,比氫彈威力強許多個次方的就是中子星的碰撞合并,這個過程放出的能量,會令幾百光年內的天體遭殃,這個過程也會形成一些重核粒子。2017年NGC4993星系中兩個中子星合并,就被探測到形成了大量的超重元素,如包括金銀等。

最后,再次強調重點,不是比鐵重的原子核無法發生聚變反應,而是聚變過程吸收的能量比放出的能量高,無法自發持續的聚變,只要外界能量高,通過聚變制造出重元素是可以完全有可能的。只不過由于過程無法自持,是很短暫的,制造出的元素總量也是很少的,重元素只占了宇宙間元素總量的0.0000001%,其他的全是氫、氦。

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