• 中文
  • 注册
  • 理论物理 理论物理 关注:225 内容:170

    宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?

  • 查看作者
  • 打赏作者
  • 当前位置: 博科园 > 物理学 > 理论物理 > 正文
    • 11
    • 理论物理
    • Lv.2顶夸克
      诺贝尔

      宇宙中的万物,都是由各种元素通过无比精巧的组合而构成的,那么,宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?今天我们就来讲一下,宇宙中各元素的前世今生。

      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?

      宇宙中所有的元素都是由质子、中子以及电子等基本粒子构成,其中原子核内质子的数量决定了元素的种类,例如原子核内只有一个质子,它就是氢,有两个质子,它就是氦,其他更重的元素以此类推,具体可参见元素周期表。

      我们可以看到,只要不停地将这些基本粒子堆积起来,就可以创造出所有的元素。

      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?

      这种看上去很容易的事情,实际操作起来却非常难。因为质子都带正电,所以要将它们聚合起来,是相当困难的事情,这需要很高的温度以及压力。下面我们来看一看,宇宙是怎么做到的。

      早期的宇宙并不是现在这样绚丽多彩,那时的空间中充斥一大堆的基本粒子。由于氢的原子核只有一个质子,这使得氢元素很容易形成,因此随着宇宙温度的逐步下降,宇宙中就充满了大量的氢元素,形成了最原始的星云。

      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?

      星云中密度较大的区域,会在万有引力的作用下,慢慢吸积成长为一颗原始的恒星,与此同时,它核心的压力与温度,会因为自身不断增长的重力而逐渐提高。

      当这颗原始恒星的质量达到了一定的程度,其核心的温度以及压力就可以达到使质子聚合的条件,这时新的元素就产生了,在这个过程中,还会伴随着大量的能量释放,这就是核聚变反应。

      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?

      要聚变出越重的元素,就需要更高的温度以及更强的压力,这就意味着宇宙中大部分的恒星,都会在聚变出较重的元素之前,就结束了自己的生命,例如太阳最高就只能聚变出碳和氧。

      只有具备足够质量的恒星,才会点燃一轮又一轮的核聚变反应,生成越来越重的元素,但当一颗大质量恒星内部的核聚变反应到铁元素时,核聚变就无法再进行了。

      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?

      因为铁元素的聚变是吸能的,所以当一颗大质量恒星内的核聚变反应到铁元素后,其内核会因为失去与自身重力抵抗的能量而迅速坍塌,并最终发生威力惊人的超新星爆发,宇宙中的绝大多数比铁重的元素,就是在这个阶段生成的。

      请注意,核聚变反应最高只能聚变出铁元素,而宇宙中比铁重的元素,不是由核聚变反应产生的!

      在宇宙中,比铁重的元素主要是通过一种名叫“中子俘获”的核反应产生。所谓中子俘获,是指原子核与中子碰撞结合,并形成重核的过程。

      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?

      例如当铁56俘获了一个中子,它就变成了铁57,然后其原子核可能会因为不够稳定而发生β衰变,这时一个中子衰变成了质子,它的原子序数就会加1,于是就变成了钴57(注:这个例子只是简单说明,大家不必较真,事实上,中子俘获反应要复杂得多,但原理就是这样的)。

      中子俘获分“快”、“慢”两种,其中慢中子俘获发生在恒星内部,其发生的概率很低,其反应时间通常都需要几万到几十万年。

      而在超新星爆发的时候,会产生巨量的中子,在这种情况下,轻元素的原子核会在很短的时间内俘获大量的中子,但这些富中子的原子核极不稳定,它们会很快发生β衰变,从而转化成稳定的、比铁元素更重的原子核,这就是快中子俘获。

      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?

      至此,宇宙中的所有元素都已生成,而被我们视为珍宝的金、铂等贵重金属元素也是这样得来的。我们也可以看出,它们之所以显得如此珍贵,还是很有道理的,毕竟宇宙中大质量恒星的数量并不多。

      需要指出的是,超新星爆发并不是大质量恒星专有,在中子星和白矮星等致密天体合并的时候,也会发生同样的事情。

      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?

      宇宙中那些古老的、巨大的天体,会以这种壮丽的方式结束自己的生命,同时将一生创造出的各种元素抛洒在宇宙空间中,形成各种各样的星云。在这些星云中,又会孕育出新一代的恒星,行星以及今天我们能够感知到的一切,包括我们自己。

      以上,就是宇宙中各元素的前世今生,由此可以看到,组成我们身体的每个细胞、每个分子、每个原子都产生于远古的恒星,都记载着宇宙中那些美丽的篇章。
      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?
      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?
      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?
      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?
      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?
      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?
      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?
      宇宙中的各种元素到底从何而来,又是怎么产生的呢?

    • 生成海报
    • Lv.9紫外波长
      🌾袁隆平
      打赏了10积分
    • 黎天麒Thank you 😁!
      拉黑 4月前 手机端回复
    • ABT-背包客Cedric哈哈不要紧啦,就当是为了未来的天文学家来个动力支持吧! [s-19] [s-24] [s-41]
      拉黑 4月前 手机端回复
    • 黎天麒@背包客Cedric 😤
      拉黑 4月前 手机端回复
    • ABT-背包客Cedric@黎天麒 哈哈哈,加油!
      拉黑 4月前 手机端回复
    • 回复
      Lv.9紫外波长
      🌾袁隆平
      反正我认为地球只拥有宇宙15%的元素种类
    • 黎天麒虽然我也觉得地球上所有的元素并不是宇宙中所有的元素,但是我并不觉得地球上只有宇宙中15%的元素 。太少了
      拉黑 4月前 手机端回复
    • ABT-背包客Cedric@黎天麒 对对对他们好多人都说地球拥有宇宙近乎全部的元素,我认为反正它们是胡扯,emmm你说的倒也有道理,大概可能30%至40%吧
      拉黑 4月前 手机端回复
    • 黎天麒@背包客Cedric 😄
      拉黑 4月前 手机端回复
    • 回复
      Lv.9紫外波长
      🌾袁隆平
      要是我说我手滑摁了个10,你信么 [s-21]
    • 黎天麒😂
      拉黑 4月前 手机端回复
    • 回复

      请登录之后再进行评论

      登录
      黎天麒诺贝尔
      关注8 粉丝9 喜欢15内容14
      河北省.唐山

      邀请好友加入【博科园】有奖励啦♪

    • 实时动态
    • 做任务
    • 偏好设置
    • 到底部
    • 帖子间隔 侧栏位置:
      关闭窗口
      下载海报