中子助力原子核“增重”
恒星核燃燒過程只能形成比鐵輕的元素，那麼我們周圍的金、銀、鉑等超鐵元素從何而來？
在三類主要的超鐵元素理論模型中，有兩類均與中子有關。李志宏指出，由於中子呈電中性，在參與核反應過程中沒有庫侖力的困擾，因此學界認為絕大多數的超鐵元素是通過鐵“種子”俘獲中子而產生的，並根據“抓到”中子的相對速度有了快慢之分，p－過程則可以解釋30餘種無法通過中子俘獲產生的豐質子核素（p－核）的謎團。
“慢速中子俘獲過程通常發生在紅巨星階段，可產生宇宙中現有超鐵元素約一半數量的超鐵元素。”李志宏指出，隨著紅巨星不斷燃燒，其內部的碳氧核心可產生中子，成為主要的中子源。當鐵原子核抓到中子時，原子核內便不再“穩如泰山”了。在下一個中子被俘獲之前，不穩定的鐵核會進行β衰變，核內的一個中子轉變為質子。元素周期表中位列第27位的鈷元素就此誕生。鈷核再俘獲中子，便可產生更多的重核。“目前學界已通過理論計算及實際譜線觀測逐漸證實了該模型的科學性。”
“快速中子俘獲過程通常發生在核心塌縮的超新星爆發或兩個中子星合併過程中，可產生約一半的超鐵元素。”李志宏表示，這兩種天體活動中，大量的中子噴射而出，一個原子核會被中子包圍起來，因此俘獲中子是件迅速且輕而易舉的事，從鐵“種子”一步步生成鈾只需1秒。
大部分元素都能通過以上兩種中子俘獲過程產生，還有約1%的超鐵元素是通過p－過程產生的。目前，科學家還未揭開p－核形成的全部奧秘，其發生過程有待進一步探索。
“核過程研究不僅致力於尋找宇宙元素的起源，還為我們提供了一個‘看見’恒星內部深處的窗口，認識恒星中能量產生的過程以及演化歷史。”在李志宏看來，這些謎團的探索也會助力人們開發新的核能源，為國防建設和國民經濟發展服務。
來源：科技日報 |
