您现在的位置: 首页 > 网站导航收录 > 百科知识百科知识
当恒星核聚变到元素周期表上铁元素就停止了，那么铁元素以上那些元素是如何诞生的？
恒星,元素,聚变当恒星核聚变到元素周期表上铁元素就停止了，那么铁元素以上那些元素是如何诞生的？
发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：
当恒星核心中的氢元素耗尽之后，积累在核心的氦元素会通过3氦过程，互相碰撞形成碳元素。接下来，碳又会与氦结合成氧，氧还会进一步与氦结合成氖。对于宇宙中的大部分恒星，也包括太阳在内，核聚变只会进行到这一程度，之后将会膨胀为红巨星，最终核心坍缩为致密的白矮星。
但对于那些质量在太阳8倍以上的大质量恒星，随着不断的引力坍缩，核心温度可以上升到30亿度，它们可以启动硅核聚变。在这个过程中，硫、氩、钙、钛和铬等重元素相继合成。
不过，硅燃烧过程是有限的，不会无限产生更重的元素。事实上，这个过程的持续时间非常短暂，通常只有一天。因为一旦合成出恒星“杀手元素”——铁，整个核聚变过程将会很快宣告结束。
在铁之前的元素，比结合能随着质子数的增加逐渐增大，原子核变得越来越稳定。这些元素发生核聚变生成更重的元素，将会释放出能量，所以核聚变能够不断进行下去。然而，拥有最大比结合能的铁原子核发生核聚变之后，产生的能量还没有吸收的多，所以铁核聚变会吸收能量。
一旦恒星核心区域的能量被铁核聚变所吸收，辐射压会迅速下降，引力坍缩效应占据主导作用。恒星原有的平衡会被打破，核心遭受引力的强烈挤压之后，将会引爆恒星，导致超新星爆发。
在超新星爆发过程中，将会释放出巨大的能量和自由中子，铁原子核可以俘获中子，合成出铜、碘等重元素，甚至是铀这样的超重元素（近些年的观测表明，中子星碰撞也会产生重元素）。虽然铁元素杀死了恒星，但也引发了更重元素的合成，这为地球生命的诞生创造了条件。
46亿年前，太阳附近的超新星爆发不但送来了重元素，而且还引发太阳系的形成。我们身上的重元素曾经都是那颗大质量恒星的一部分，“我们都是星尘”这句话的含义就在于此。
回答于 2019-09-11 08:43:50
铁元素以上的重元素，理论表明，是为在学术上被称为中子俘获过程的相互作用产生的。
铁元素聚变在恒星核聚变的整个周期里，是一个重要的分水岭——对于大质量恒星而言，在聚变出铁元素时，事实上已经踏上不归路了。
这类恒星会在铁核的坍缩下进一步释放巨大的重力势能和核能，把整个恒星体炸的粉碎，即超新星爆炸。
铁核为何如此特殊，成为恒星的杀手锏？
铁核之所以如此特殊，关键在于它很高的比结合能。
原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能，而比结合能为结合能和核子数（质子数+中子数）的比值，比值越大，原子核越稳定，而铁元素是这个比值最大的。
稳定的铁核在试图进一步聚变时，吸收的能量大于聚变释放的能量，巨大的恒星外壳没了聚变辐射压的抵抗，在引力的作用下向中心快速落下，铁核被整个外层恒星体挤压拍碎，瞬间释放落下的巨大重力势能，恒星由此被炸的粉碎。
产生比铁元素还重的重元素的中子俘获过程是什么？
在恒星中心，压强极大，温度高达数千万摄氏度，氢核以极高的速度到处碰撞。但即便如此，如此巨大的动能在克服氢核（质子）之间的库仑力进行核聚变仍有困难。
但微观粒子的行为在细微的时空结构下具有的量子隧穿效应，使得质子在突破库伦壁垒进行核聚变时，变成了一种概率行为，大量的碰撞使得聚变成为了可能。
库仑力使得聚变变得困难，但量子隧穿效应使得聚变又成为可能。
在超新星爆发的过程中，会释放大量的中子，中子不带电，这是我们中学课本里就知道的，因此中子之间也不会有库仑力。这样一来，核子在结合中子时就变得容易多了，于是就能俘获大量的爆发产生的中子，使得整个核子（铁原子核）的核子数增大。
这样的核子并不稳定，为了保持稳定，核子会发生弱相互作用，进行β衰变，所谓的β衰变，可以理解为中子变成质子的过程，这样一来，质子数增多了。
不同元素之间的不同之处就在于质子数的不同，在增大的质子数后，铁原子核及其以下的原子核就能变成铁元素以上的元素，这就是重元素的来源。
欢迎关注挡不住的熵增，有其他问题请留言评论，谢谢。
回答于 2019-09-11 08:43:50
铁元素是一种非常神秘的元素，它需要极为巨大的能量和温度才会发生核聚变，因此铁元素的核聚变反应是非常特殊，当然对于普通的恒星来说，更不可能完成将铁进行核聚变的能力！那么比铁更重的元素来自于哪里呢？
首先我们知道，太阳是一个巨大的核熔炉，它是一个等离子氢气球，很多都把太阳比作为大火球，认为燃烧着熊熊的火焰，实际上太阳是在燃烧，当时燃烧的是氢。太阳是一个巨大的洋葱，如果将太阳剥开，你会发现它一层一层的，在最上边的元素是氢，最下面的元素则是铁。那么地球上的金银铜都是如何来的呢？
实际上这源自于一种名为恒星末期的演化，也就是超新星爆发。超新星爆发是非常恐怖的宇宙现象，在几秒内释放的能量，是太阳的千亿倍，因此具有着极为强大的破坏性。那么超新星是如何形成的呢？
我们知道像是太阳这类的恒星，由于它的质量因素，它在膨胀之后，无法锁定表面的大气层，因此这些大气层会被吹散到太空中，而太阳也会变为一颗致密的天体，它就是白矮星。但是太阳只有一颗非常普通的恒星，在我们所处的银河系中，恒星的数量多达4000亿颗，这是一个无比庞大的数量。
在一些超大质量的恒星，由于大量的铁在内部堆积，导致体积变得无比的巨大，由于质量过于的庞大，它的外层不会被自身的太阳风吹散，因此引力会将它进行压缩，在这一过程中，随着体积越来越大，来自核心的压力和温度也会越来越高，这一过程中，大量的铁会会被压缩在一个之谜的核心中，虽然压力越来越强，最终恒星的外壳会被引爆。
这种引爆来自于星核的内部，当星核再也无法承受这种强大的压力后，它就会变得极为的不稳定而形成导火索，最终将恒星由内而外进行点燃，最终造就超新星爆发，在超新星爆发的过程中，恒星之内的核心会被留下来，而它外层大量的元素，例如氢、氦、氧、氮、氖等元素会在超高温的作用下形成更重的金属元素，这些金属元素其中就包括了金、铂、铅等更重的元素。随着宇宙的膨胀，这些元素散落到宇宙的各地，最终形成了今天的世界。
上一篇：如果《流浪地球》全球同步上映了，你觉得最终票房会超越《战狼2》和《阿凡达》吗？
下一篇：返回列表
相关链接 |
||
| 网友回复（共有 0 条回复） |