『核聚变』核聚变到铁就停止了,那么宇宙里比铁要重的元素都是怎么堆出来的?( 二 )

, 再从氘和氕聚变成氦三 , 再从氦三聚变成氦四 , 再到碳、氧、氖、镁、硅、硫、钙 , 直到铁元素……
所以铁元素之前的元素就是通过恒星内部发生核聚变才形成的 。 因此在138.2亿年前宇宙的诞生之初 , 只是有最简单的元素 。
迄今为止 , 我们宇宙中已知的化学元素共有118个 , 而宇宙万物都是由元素所构成的 , 但恒星的演化却只能进行到铁56 。
核聚变为什么到铁元素?物质都是由微观粒子构成的 , 原子又包含原子核和核外电子 , 而原子核又是由中子和质子构成 , 这些各种各样的粒子聚在一起 , 甚至是带正电的质子聚在一起 , 再加上核子之间又存在很强的相互作用 , 换句话来说 , 如果想要把这些核子分开 , 那么需要的能量则是巨大的 。
这种能量我们称作为结合能 , 其中“比结合能”则指的是结合能除以核子总数 , 比结合能越大的原子 , 其结合会更加紧固 , 要想把它们分离必须需要非常大的能量才可以 , 在所有的元素中 , 铁56的比结合能就是最大的 , 这就说明了铁56是最稳定的 , 不会轻易被分开 。
其实我们可以理解成 , 如果比铁56更重的会核裂变成铁56 , 比铁56更轻的就会核聚变成铁56 , 总的来说就是铁56是这些元素的“首领” , 两边的元素都会倾向它 。
事实上 , 如果想要让铁元素发生核聚变也并不是不可能 , 不过需要极为苛刻的条件 。 上面已经说到了铁原子核需要非常大的能量才能分开 , 因此在整个过程输入大量的能量就可以实现铁原子核的核聚变 , 但释放的能量很少 , 输入要远远大于输出 , 一般在恒星内核中其实很难实现 。
重元素的产生由于在恒星的演化末期 , 极不稳定的恒星内核中 , 铁—56会捕获中子来形成更重的元素 , 还有超新星爆发也会形成重元素 , 那么我们再来简单说一下这个形成过程 , 这个分为两种情况 。
第一是恒星演化末期的慢中子捕获生成重元素 , 另一种是超新星爆发时形成重元素 , 因此铁元素之后的重元素来源其实主要就依赖于超新星爆发或者是中子星相撞后产生的巨大能量并且会释放出大量的高能中子 , 而且这些中子还会被其他元素捕获 , 使得元素变为更重的元素 , 这个过程也被称为快中子和慢中子捕获过程 。
01、慢中子捕获形成重元素
慢中子俘获过程也被称为S—过程 , 一般发生在恒星的演化末期 , 并且是超高温度内核中 , 在这个时候中子会被铁—56俘获形成铁—57 , 然后铁—57会再释放一个高能电子 , 于是就形成了钴—57 , 以此类推 , 钴继续通过慢中子的俘获过程来形成其他更重的元素!
02、快中子捕获形成重元素
快中子的俘获过程一般是发生在恒星的超新星爆发阶段 , 也被称为R-过程 。 在这个过程中 , 铁—56元素主要是进行连续的快中子捕获来生成重元素 , 而且快中子捕获形成的重元素占恒星形成的重元素一半以上!
不难发现 , 无论是哪种过程 , 铁—56都是最基础的重元素 , 而重元素都是以铁为重元素的中子捕获过程中二次生成的 。


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