第五四七天,138亿年前的宇宙大爆炸初期只形成了大约75%的氢,25%的氦,微量的氘(氢的稳定形态同位素),极其微量的氚(氢的放射性同位素)、锂和铍7。再往上的元素就没有了。这个过程叫太初核合成。并且氚和铍7都有放射性,之后它们就全部衰变成氦3和锂7了。

也就是说,宇宙中绝大部分的氢原子和氦原子已有138亿岁了,并且它们占据了目前宇宙元素总量的99%以上。之所以这两个元素在宇宙中的占比如此之高,是因为它们的核子数足够少,并且足够稳定。

之后的大部分元素都是由恒星生成的:

在小质量的恒星里,氢再聚变成氦,氦聚变成碳和氧,然后就到此为止了。

在质量较大的恒星里,氦可以继续聚变成氖、硅、镁一直到铁。当恒星中心的大多数质量都变成铁后,其中心部分所产生的压力将非常巨大,这导致电子被压入铁原子核,与原子核中的质子转变为中子,最后整个恒星核心都将变成中子。由于该中子核心极端致密,进一步的聚变反应也被中止。

所以大多数的恒星都是聚变到铁为止。那么,宇宙中主要有两种机制生成比铁更重的元素:

一是在晚期红巨星的大气中,有较低的中子通量,原子核可以继续吸收中子直到生成钋210,钋210有放射性,放出一个α粒子后衰变成铅206,如此循环。

二是在超新星爆发时有较高的中子通量,原子核可以快速吸收中子,生成更重的元素。但是更重的元素里只有钍232、铀235、铀238三种的半衰期较长(140亿年、7亿年、45亿年),因此比铀还重的元素最终都衰变成了钍和铀。

最后,在超新星爆发的同时,恒星将抛出几乎全部的外层物质,只留下一颗体积极小的中子星核心。在爆发过程中将伴随少量重元素的生成,从28号元素镍到94号元素钚(甚至更重的元素)都可能在此过程中生成。

可是,宇宙中只有少部分重元素是这么来的。

通常来说,铁之后的重元素主要通过原子核吸收中子并发生β衰变来产生更重的元素。超新星爆发的确可以在较短时期内制造出大量重元素,但超新星爆发过程中缺乏足量的中子供给,也就是说,超新星爆发并非是重元素生成的主要途径。

那么,宇宙中可以大规模释放中子的现象只有中子星的撞击和合并了。当质量大约为太阳8到20倍的两颗相近恒星发生超新星爆发并遗留下中子星核心后,这两颗中子星将以两者的重心为回转轴进行公转。当两颗中子星不可避免地走向撞击或者合并时,这一过程将释放出巨大的能量和大量的中子,可以在极短时间内制造大量包括金、铂等贵金属元素在内的重元素。

然而,按照中子星的碰撞频率计算,重元素的产量远不及宇宙中的真实丰度。还有一种理论是说重元素的主要来源是极速旋转的超新星,它们产生强磁场并发生坍缩,进而形成金、铀等重元素。

此外,该理论还根据不同恒星的质量、年龄等条件判断了其可以产生的元素,例如质量只有太阳1/8的恒星能产生碳和氮元素,同时也能产生一半比铁重的元素。目前,这一新理论还有待更多证据的进一步检验。

最后的一些重元素的合成方式就是人类自己创造的,人工合成的元素基本都是放射性的。在元素周期表中基本上从95号~100来号左右就都是人工合成的了。

铁元素的特性为何如此神奇?
这是因为在118种元素中,原子序数太多或太少的元素,其核子结合的牢固程度都不高。而铁元素的原子序数(质子数)为26,所以铁元素的原子核相对于其它元素是最稳定的(这里指核稳定,不是化学性质)。

在原子核中,质子和中子统称为核子。将核子从原子核中分离做功消耗的能量,被称为结合能。

也就是说,要把铁元素的每个核子(质子+中子)结合(或拆开)所需的能量在所有的元素中是最大的。这个能量就是原子核的结合能。

由于任一原子核的质量总是小于其组成核子的质量和(这一差值被称为质量亏损),那么,根据爱因斯坦的质能方程E=MC²,我们知道能量和质量是可以相互转化的。因此,结合能的大小可以由质能方程来推算:

结合能=(原子核内所有质子、中子的静止质量和-原子核静止质量)×光速²

再根据热力学第二定律(有序变无序):

铁元素的平均结合能=总结合能÷原子核中的粒子数

最终得出了:原子序数(质子数)小于铁的物质最终会聚变融合为铁元素,而质子数大于铁的物质最终会自发裂变或衰变为铁元素。

简单来说,所有原子核都有结合能,且这个能量是一个负数(表示一个核子需要这么多的能量才能逃离这个原子核)。原子核发生聚变和裂变的目的都是为了减少自身的能量储备(因为低能量级比高能量低更稳定)。

铁之前的元素的比结合能(结合能与核子数之比)随质子数的增长而增长,铁之后的元素的比结合能则随质子数的增长而下降。因此,高的结合能意味着更低的能量级,所以铁之前的元素会发生聚变来降低自身能量。而铁由于具有最紧密的原子核,无法通过聚变或裂变来释放能量,所以铁成了终极产物。

这意味着当恒星的核心聚变为铁元素时,便宣告了自身的死期到来。随后,恒星尸体便会塌缩成中子星或黑洞。

后来的他,年少有成了。
再听几首歌,在看着星空,还是又见到了,身份不同,心境不同,可我感觉,好像又没有什么变化,他还是他,他还是一个少年。
只不过我开始自卑,自卑的事,二十岁出头的年纪,有人一天三百,而我为了去看一场音乐节要上两个礼拜的课,还换来了一句,没必要。
怎么会没人记得,是不是我疯了。怎么还有一堆事,我就闲下来了,闲下来就想那么多,可是,曾经经历的拥有的,一去不复返了……
我还是老老实实看星星吧,他们是最好的伙伴 https://t.cn/R2WxnEP

刚看了电影《长津湖》,为了不涉及剧透,只聊宏观感受,

虽然长津湖战场是东线战场的兵团级别作战,但是大部分国人记住它是因为我们有两个英雄连队整建制冻僵在战场上,每个人都保持着战斗冲锋姿态;

这部片子没有刻意表现这一让人压抑的时刻,大部分时段都是以宏观角度描述,大部分篇幅表现七连穿插中的遭遇战、以及消灭美王牌白虎团作为重头戏,基本上也是以激烈对战为主,从连长到指导员到战士都是机智勇敢地在战斗,而不是一味地表现牺牲精神;

一仗打出几十年和平,这胜利当然来之不易,19万英雄的志愿军战士浴血长眠在那块土地,“我们打仗是为了下一代不打仗”,这一战使新中国拥有了长期的和平建设、以及后来改革开放的和平大环境。

英雄的中国人民志愿军烈士永垂不朽!


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