原子是由原子核和电子构成，而原子核则是由中子和质子构成，对于一个原子来讲，其原子核内的质子数量就决定了它的元素类型，比如说原子序数为1的氢元素，其原子核就只有1个质子，原子序数为2的氦元素，其原子核就有两个质子，其他元素则以此类推。
所以从理论上来讲，只要我们能够不断地往一个原子核里加入质子，它就会变成越来越重的元素，当然了，毕竟质子都是带正电的，它们互相看不顺眼，会产生强大的排斥力，因此我们在加入质子的同时，还需要加入一定数量中子来维持原子核的稳定。
这种事情说起来容易，实际操作起来难度却相当大，以至于拥有现代科技的人类都无法做到，不过人类无法做到并不代表宇宙也不能做到，否则的话，宇宙中也就不可能存在各式各样的元素了，那宇宙是怎么做到的呢？一种常见的机制就是核聚变。
简单来讲，核聚变其实就是较轻的原子核在高温高压下聚合成较重的原子核，宇宙中的每一颗恒星都是一个天然的“核聚变反应堆”，在自身重力的挤压下，恒星的核心就会形成高温高压的环境，从而为核聚变提供了条件。
原子核的原子序数越高，其发生核聚变的条件也就越高，而恒星核心的温度和压强是与恒星的质量成正比的，因此宇宙中的那些质量较低的恒星是聚变不出什么花样的。
例如我们太阳系“隔壁”的比邻星，其实就是一颗质量很低的红矮星，这种恒星就只能将氢聚变成氦，而像太阳这种黄矮星，也好不到哪里去，终其太阳的一生，它最多也就只能聚变出原子序数为8的氧元素。
只有那些质量足够大的恒星，其核心才有能力启动一轮又一轮的核聚变反应，进而制造出越来越重的元素，然而就算是这样的恒星，也不可能聚变出宇宙中已知的所有元素，因为恒星的核聚变到原子序数为26的铁元素就终止了。
也就是说，在恒星的核心，铁是核聚变的终点。为什么会这样呢？因为铁原子核的核聚变并不会释放能量，反而会吸收能量。
要知道核聚变所释放出的能量，其实是恒星能够维持自身稳定的重要基础，对于宇宙中的那些能够聚变出铁的巨大恒星来讲，它们自身的重力是非常大的，如果其核心的核聚变不释放能量了，那么这些恒星就会被自身重力直接“压塌”，然后就炸了，这也被称为超新星爆发。
那么问题就来了，既然核聚变到铁就终止了，那宇宙中比铁更重的元素是怎么来的呢？答案就是“中子俘获”。
顾名思义，“中子俘获”就是原子核俘获了中子，为了方便理解，我们可以把原子核想象成一个个“吃货”，在有中子辐射的环境中，这些吃货就有可能会“吃掉”一些送上门来的中子，不过它们的“消化能力”有大有小，有的可以连“吃”好几个中子都无所谓，而有些只“吃掉”一个中子就会“消化不良”。
举例说明，比如说一个铁-56原子核“吃掉”了一个中子，它就变成了铁-57，由于铁-57是稳定同位素，因此它就没事，在接下来的时间里，如果它再“吃掉”一个中子，它就变成了铁-58，这还是稳定同位素，所以它仍然无所谓。
如果它再“吃掉”一个中子的话，它就变成了不稳定的铁-59，于是它就“消化不良”了，在这种情况下，铁-59的原子核就会发生β衰变，在这个过程中，其原子核内的一个中子会衰变成一个质子，并释放出一个电子和一个反中微子，其原子序数就会加1，然后就变成了钴-59原子核。
与铁-56原子核相比，钴-59原子核的“消化能力”就差得多了，在“吃掉”一个中子之后，它就变成了不稳定的钴-60，所以它也会发生β衰变，其原子序数就会再次加1，然后就变成了镍-60原子核，而镍-60原子核的“消化能力”又比较强，在连续“吃掉”三个中子之后，它才会发生β衰变，然后变成铜-63原子核……
以上所述的这种“中子俘获”通常发生在恒星的内部，由于恒星内部的中子辐射相对很弱，其产生重元素的效率就相对很低，所以这也被称为“慢中子俘获”。
宇宙中有“慢中子俘获”，当然也有“快中子俘获”，实际上，在宇宙中已知的所有比铁更重的元素中，“慢中子俘获”的贡献其实并不大，而真正大量产生这类元素的，正是“快中子俘获”。
当宇宙中发生超新星爆发、中子星碰撞这样的高能事件时，会在短时间内形成中子辐射极强的环境，其数量级可以高达每秒每立方厘米100万亿亿个中子之多。
在中子密度如此之高的环境中，就会发生“快中子俘获”，较轻的原子核会“大吃特吃”，然后就会出现严重的“消化不良”，于是它们就发生各式各样的衰变，当一切平息之后，大量的比铁更重的元素也就在宇宙中出现了。
好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。
（本文部分图片来自网络，如有侵权请与作者联系删除）
韦德体育官方网站
发表评论:
◎欢迎参与讨论，请在这里发表您的看法、交流您的观点。