|
| （圖片來源於網絡） |
中評社北京5月30日電／計算機芯片所用的矽、航空發動機上抗高溫的鎳基合金、商場中陳列的黃金、鉑金……我們賴以生存的世界是由各種元素構成的，而這些比鐵更重的元素（簡稱超鐵元素）起源之謎備受科學家關注。
近日的一項研究通過計算模擬得出結論，在快速中子俘獲過程產生超鐵元素的理論模型中，80%的超鐵元素由坍縮恒星產生，其餘20%則來自中子星合併。
恒星究竟是如何“點石成金”的？中子在這個過程中又扮演了什麼角色？
元素形成以鐵為界
“目前比鐵輕元素的形成機制已明晰，而超鐵元素的起源則存在慢速中子俘獲過程（s－過程）、快速中子俘獲過程（r－過程）和p－過程等多種理論模型。”中國原子能科學研究院核物理研究所實驗核天體物理創新團隊研究員李志宏在接受科技日報記者採訪時表示。
宇宙大爆炸3分鐘後，最原始的核合成開始了。質子、中子、光子、電子等在宇宙中“橫衝直撞”。在相互碰撞和結合過程中，氫、氦以及極少量的鋰、鈹、硼元素誕生了。
後來，部分物質“抱團”逐漸形成了恒星。恒星內部以氫核和氦核為原料，不斷進行核反應，生成更重的元素，並釋放出能量。
“由於原子核均帶正電荷，兩核之間的結合需要較高的溫度條件以克服同性相斥的庫侖力。元素越重，帶電量越大、庫侖力越大，形成該元素所需的溫度就越高。”李志宏舉例，當恒星溫度超過30億攝氏度時，才能形成原子序數為14的矽元素，矽元素再與其他核素反應形成更多元素，直到原子序數為26的鐵元素為止。
“恒星的核燃燒階段形成的最重元素為鐵元素，這是因為鐵元素的比結合能最高。” 李志宏進一步介紹，質子和中子等核子結合成原子核不容易，而將已經形成的原子核拆開也需要能量，這種能量被稱為原子核的結合能，而結合能與核子數目的比值被稱為該原子核的比結合能，即拆開原子核時，平均到每個核子上所需的能量。比結合能越高，說明原子核越不容易“散架”。
鐵元素的結合能最高，這意味著什麼？“鐵元素為核反應放熱和吸熱的‘分水嶺’，若生成鐵之前的元素，反應放熱，恒星升溫；生成超鐵元素，反應吸熱，恒星冷卻。”李志宏告訴科技日報記者，恒星一旦冷卻，便無法再提供足夠的溫度克服下一個元素合成的庫侖力，核反應鏈便在鐵這裡“戛然而止”了。
|
