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核聚變到鐵就停止了。元素周期表中鐵之後的元素來自哪裏?

宇宙誕生後不久,各種物質在引力和電磁力的作用下相互吸引,逐漸演變成各種天體。元素的形成離不開宇宙的演化和恒星的演化。其中,在已知的宇宙中,氫的含量非常高,在元素周期表中排名第壹。所以這次我們要討論元素周期表中元素的來源,尤其是鐵之後的重元素。

宇宙中的元素1869年,壹位俄羅斯化學家門捷列夫將當時發現的66種元素排列成著名的周期表,並預言了新元素的存在和性質。

截至目前,已發現118元素,其中92種為天然元素,其余26種為合成元素。自然元素中,92號元素?鈾是地球上原子序數最大的元素,原子序數大於92的人造超鈾元素是極不穩定的放射性元素。

目前我們對新元素的探索主要從人工合成和自然探索兩個方面進行。人工合成主要通過高能中子長期輻照、核爆炸、重離子加速器等現代實驗手段實現。此外,可以從宇宙射線、隕石和衛星石以及天然礦物中發現新元素,現在我們可以在實驗室中通過核碰撞創造新元素。

比如2014,日本用rilac直接加速器加速鋅粒子,擊中壹塊,從而創造出元素113?Unt?但是這些人造元素有壹個很大的缺點?壽命極短。以113元素為例,它只存在萬分之三秒,然後衰變成其他元素。

2016年,科學家用人造元素鐦撞擊鈣,從而創造了壹個原子核中有118個質子的新原子。這個元素只存在1毫秒,卻是人類制造的最重的元素。

但是隨著原子序數的增加,元素的質子之間的斥力增加,所以原子序數高的元素很不穩定,原子序數越高越不穩定,這也造成了原子序數高的元素在短時間內衰變。

所以地球上幾乎沒有92以上的元素(鈾),新發現的高原子序數元素(超鈾元素)都是人工合成的,所以宇宙中的元素種類應該是有限的。

輕元素的產生從BIGBANG開始。根據目前的主流理論,宇宙誕生於奇點大爆炸。在宇宙形成初期,氫和氦占99%以上,是宇宙中最早、最基本的元素,同時也是元素周期表中前兩位的元素。後來很長壹段時間,宇宙壹直冷卻到第壹顆恒星誕生,而且因為恒星的質量壹般都比較大。

而且引發超大質量星核內部核聚變反應所需的溫度非常高,這樣的條件可以使其外層的溫度剛好滿足氫核聚變所需的反應條件。此時恒星外層會開始逐漸發生核聚變反應,不同的核聚變反應會逐層進行。只要恒星的質量足夠大,它內部的反應就可以繼續,從到,從氘和氘到氦,再從氦到氦。

所以鐵之前的元素是恒星內部核聚變形成的。所以654.38+03.82億年前宇宙誕生之初,只有最簡單的元素。

到目前為止,我們的宇宙中已知的化學元素有118,宇宙萬物都是由元素構成的,但恒星的演化只能到鐵56。

核聚變為什麽會影響鐵?物質由微觀粒子組成,原子包含原子核和核外電子,而原子核由中子和質子組成。這些各種各樣的粒子聚在壹起,甚至帶正電的質子也聚在壹起,核子之間有很強的相互作用。換句話說,如果妳想分離這些核子,妳需要巨大的能量。

這種能量稱為結合能,其中?比結合能?這意味著結合能除以核子總數。結合能越大的原子束縛的會越緊,要把它們分開需要很大的能量。在所有元素中,鐵56的化合能最大,說明鐵56最穩定,不會輕易分離。

其實我們可以理解為,比鐵56重的就裂變成鐵56,比鐵56輕的就聚變成鐵56。壹般來說,鐵56是由這些元素組成的?頭兒。兩邊的元素都會傾向於它。

其實不是不能熔鐵,只是需要極其苛刻的條件。如前所述,鐵核需要大量的能量才能分離,所以鐵核的核聚變可以通過整個過程輸入大量的能量來實現,但釋放的能量非常小,輸入遠大於輸出,這在星核中壹般很難實現。

產生重元素是因為在恒星演化的末期,鐵?56會俘獲中子形成更重的元素,超新星爆發也會形成重元素,所以我們簡單說壹下這個形成過程,分為兩種情況。

第壹種是恒星演化末期慢中子俘獲產生重元素,第二種是超新星爆發時形成重元素。因此,鐵之後的重元素來源主要依靠超新星爆炸或中子星碰撞產生的巨大能量,會釋放出大量的高能中子,這些中子會被其他元素俘獲,使元素變成更重的元素。這個過程也被稱為快中子和慢中子俘獲過程。

01,慢中子俘獲形成重元素。

慢中子俘獲過程也叫s?這個過程通常發生在恒星演化的末期,而且是在超高溫核心。這個時候中子會是鐵?56俘獲並形成鐵?57,然後鐵?57會釋放另壹個高能電子,從而形成鈷?57,以此類推,鈷通過慢中子的俘獲過程繼續形成其他更重的元素!

02,快中子俘獲形成重元素。

快中子的俘獲過程壹般發生在恒星的超新星爆發階段,也稱為R過程。在這個過程中,鐵?56種元素主要由連續快中子俘獲產生,快中子俘獲形成的重元素占恒星形成的重元素的壹半以上!

不難發現,無論哪種工藝,鐵?56是最基本的重元素,重元素是以鐵為重元素的中子俘獲過程中二次生成的。

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