全部
深度解析
二次元頭條
超夯盤點
天文科普
同人恶搞
情报搶先看
Cosplay聚集地
    
從聚變到爆發,為了締造我們的身體,宇宙都做了什麼?
2023/03/26

人體無疑是復雜的,但其實它比我們想象的還要復雜,構成人體的元素一共有40多種,其中有包括氧、碳、氫、氮、鈣在內的11種主要元素,還有鋅、鐵、銅、鈷等微量元素,少了哪一種都不行,而要想制造出這些元素,還真不是一件容易的事情。在宇宙誕生之初,宇宙間只有氫元素和少量的氦元素,為了能夠產生更為復雜的物質,一種「元素制造機」出現了,它就是恒星。

我們的太陽就是一顆恒星,每時每刻它的內部都在發生著核聚變反應。

所謂核聚變就是兩種較輕的元素合并成為一種更重的元素的過程,在這個過程中,原子會發生質量損失,而損失的質量就會以能量的形式被釋放出來。要促成這樣的反應并不容易,需要極高的溫度和壓力,只有在恒星的內部才擁有這樣的條件。在太陽的中心,溫度高達1500萬攝氏度,壓力更是達到了3000億個大氣壓以上,在這樣的環境下,氫原子核會發生聚合,并釋放出一個中子以及一個中微子。

兩個氫原子合并之后會產生一個氦2,氦2再與一個氫原子反應會生成一個氦3并釋放出一個γ光子,最后兩個氦3聚合,生成氦4的同時又釋放出兩個質子。

這就是一個完整的氫核聚變過程,整個過程中有4個氫原子核參與,最后生成了一個氦4并釋放出兩個中子、兩個中微子以及兩個γ光子。這看起來好像沒有什麼大不了的,但在太陽內部,每秒鐘參與反應的氫原子就達到了6億噸,其中有約400萬噸的質量都會以能量的形式被釋放出來,所以即便相隔1個天文單位,太陽能量仍足以哺育整個地球。

氫核聚變可以產生氦,而隨著溫度和壓力的進一步升高,氦核聚變又會被點燃,于是鋰也被締造了出來。

鋰并不是在氦核聚變過程中直接產生的,氦3會與氦4聚合直接生成鈹7,而鈹7是一種極不穩定的元素,它很快就會發生衰變,產物就是鋰7。就這樣,在恒星的聚變過程中,更重的元素一個個出現了,這些都是締造我們身體所不可或缺的物質。

可惜恒星不是萬能的,它的元素制造過程到鐵就會終止。

鐵原子核的比結合能很高,所以極其穩定,要想破開鐵原子核需要極其巨大的能量,這股能量遠遠超過了鐵原子聚變所能夠產生的能量,這使得鐵原子核成為了最穩定的原子核,無論是聚變反應,還是裂變反應,都與它無關。鐵的原子序數為26,在它上面還有很多元素,怎麼產生呢?這需要一種更為強烈的天體活動,那就是超新星爆發。超新星爆發的過程能夠締造更重的元素,并不是因為超新星爆發所產生的能量可以破開鐵原子核,而是因為超新星爆發的過程中會產生極強的中子輻射環境。

超新星爆發會締造出一個中子密度極高的環境,于是就會發生「快中子俘獲」現象。

以鐵元素為例,當一個鐵56俘獲了3個中子后,它就會變為鐵59,而鐵59很不穩定,很快就會通過β衰變形成鈷59,于是一種新的更重的元素就產生了。按照類似的形式,大量的重元素都能夠在超新星爆發的過程中產生,比如黃金就是其中之一。如此看來,我們的身體就是宇宙歷史的縮影,這也許就是人們常說的「生命貫穿始終」。

精選推薦
深度解析
海賊王1083海外情報:明哥將登場,他是否會加入十字工會?
2023/05/09
深度解析
海賊王:「十字公會」早在第0話就公布了,伏筆竟然埋了14年!
2023/05/09
二次元頭條
海賊王1083話:「十字公會」早在第0話就公布了,伏筆埋了14年
2023/05/09
二次元頭條
海賊王:孔雀是鶴的孫女,云雀是赤犬的女兒,克比有福了!
2023/05/09
二次元頭條
海賊王:莫利亞的經歷令人淚目,青雉百分百是SWORD的成員!
2023/05/09
同人恶搞
海賊王:烏索普對戰范奧卡,危急關頭竟然吃下了惡魔果實!
2023/05/09
天文科普
貝茨球、巴格達電池、超重元素115,盤點跟外星人扯上關系的物體
2023/05/09
天文科普
太陽系被神秘「氣泡」包裹著,直徑達1000光年,這氣泡究竟是啥?
2023/05/09
天文科普
極度燒腦系列:光速限制的世界中,什麼才是真正的現實?
2023/05/09
天文科普
銀河系的四大未解之謎,徹底解開任何一個,意味著人類真的進步了
2023/05/09
文章