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研究发现古老恒星生成宇宙中最重元素
研究发现古老恒星生成宇宙中最重元素
研究表明,中子星诞生、死亡或相互碰撞可产生重元素。此为中子星合并和爆炸的示意图。(ESO/L. Calcada/M. Kornmesser)
2023-12-12 14:14 中港台时间|12-13 06:26 更新
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【大..;2023年12月12日讯】(大..;记者陈俊村报导)有国际研究团队发现,古代恒星能产生原子量(atomic mass)大于260的元素,比元素周期表中在地球自然存在的任何元素都重。这项发现加深了人们对恒星中元素形成的了解,将促使人类重新审视恒星和宇宙的演化。

美国北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University)在新闻稿中指出,恒星是生产元素的工厂。元素在那里不断地融合或分裂,进而生成更重或更轻的元素。所谓重元素或轻元素是指它们原子量的大小。

目前已知最重的元素只能藉由快中子捕获过程(rapid neutron capture process或r-process)在中子星上形成。

想像一个原子核漂浮在众多中子之中。突然之间,一堆中子在不到1秒钟的时间内附着在该原子核上,随后经历了一些内部的中子转换质子的变化。接着,像金、铂或铀这样的重元素就形成了。

最重的元素并不稳定或具有放射性,这意味着它们会随着时间而衰变。它们可以藉由分裂这种方式来衰变,这个过程被称为核分裂(或称核裂变)。

主导这项研究的该校物理学副教授罗德勒(Ian Roederer)说:“如果你想制造比铅和铋更重的元素,快中子捕获过程是必要的。”

罗德勒表示,快中子捕获过程需要大量的能量和中子,最佳的发生时间和地点为中子星诞生或死亡,或彼此相互碰撞而能提供这个过程需要的物质时。

在这项研究中,研究团队人员重新检视银河系中42颗经过充分研究的恒星中重元素的含量。他们已知有重元素在这些恒星早期的快中子捕获过程中形成。经由对这些恒星中的每种重元素的含量进行更广泛的观察,他们发现了先前未被识别的模式。

这些模式显示,有些列在元素周期表中间的元素,例如银和铑,可能是重元素分裂后的残余物质。研究人员判定快中子捕获过程能产生原子量至少260的元素。这些元素随后分裂成更轻、更稳定的元素。

罗德勒说,人们尚未在太空中或地球的自然界看过原子量为260的元素,甚至在核武测试中也未曾发现。在太空中看到这些元素能引导科学家思考核分裂与模式,帮助他们洞悉各式各样的元素是如何形成的。

上述研究成果发表在《科学》(Science)期刊上。◇

责任编辑:叶紫微#

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