为什么第3、4和5号元素在宇宙中非常罕见?

作者&投稿:骑爸 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
初恋什么意思?~

初恋是第一次动真感情,双方都建立了一种互相依赖的关系,初恋一定是第一个彼此都曾深爱过对方的人,是不管你什么时候回头回忆时都会淡然一笑的感情!

因为初恋基本上都感情不太成熟,所以绝大多数的人都已经分手了。
大多数的初恋都非常青涩,因为他们大都是情窦初开,所以思想根本就不够成熟。其实这也是非常正常的事情,毕竟每个人在少年时期都是懵懵懂懂的,根本不知道什么是真正的爱情。其实这种情感就像是对一个人有好感一样,根本不是真正的爱一个人。等到自己长大了成熟了,这样的初恋就失去了意义,就没有必要再进行下去了。

我们身边的确有非常多的人,初恋都没有成功,当然也有极个别的人坚持下去了,最后也很幸福。但不能因为这些极个别人,我们就认为初恋是不会失败的,因为这毕竟只是极个别现象,不能代表大多数人。

初恋无疑是非常美好的,这是每一个人都非常认同的,因为这种感情当中没有掺杂任何的杂质,也没有想到以后和未来,仅仅是把握好当下,这是最让人舒服的一种状态。只不过中国有一句话叫做人无远虑必有近忧。如果初恋仅仅是这种程度的话,的确不能够长久进行下去,仅仅只能够维持当下的美好而已。

每个人都特别珍惜自己的初恋,把初恋当作一种美好的回忆,这是完全正确的。因为在以后的日子当中,我们的爱情就会掺杂很多的一些东西,我们会想到物质,会想到家庭,会想到孩子,会想到教育等等。这样的情感与初恋可以说是格格不入的。
总之,虽说初恋是青涩不成熟的,而且绝大多数的人也因此分手,但初恋带给我们的美好回忆是可以让我们珍藏一辈子的。

如果把元素周期表上的每一个元素按照它们在宇宙中的丰度来排序,结果会出人意料。最常见的元素是氢,其质量大约占了整个宇宙质量的75%。另外大约25%是氦,它们主要产生于热大爆炸的早期阶段,但也产生于包括太阳在内的大多数恒星的氢核聚变。

氧的丰度位列第三,碳位列第四,紧随其后的是氖、氮、铁、镁和硅,这些都是在大质量恒星内部合成出来的。一般而言,重元素很稀少,轻元素很丰富。但有三个例外:分别是3号元素锂、4号元素铍和5号元素硼。这三种元素是元素周期表中第三、第四和第五轻的元素,只比氢和氦更重一些,那么,为什么这些元素在宇宙中非常罕见呢?

原初核合成

在早期宇宙中,由夸克、轻子、光子、胶子和反物质粒子组成的早期宇宙合成出了第一批原子核。在早期宇宙中,光子的能量太高,以至于无法合成出哪怕是最简单的重原子核——氘,由一个质子和一个中子组成。在宇宙大爆炸之后三分钟,随着宇宙膨胀冷却,反粒子湮灭,质子和中子开始融合在一起,光子的能量不足以把原子核撞开,宇宙开始了原初核合成过程。

原初核合成只持续了十几分钟,这奠定了宇宙的物质基础。宇宙的组成包括大约75%的氢,25%的氦-4,大约0.01%的氘和氦-3,以及大约0.0000001%的锂。少量的锂元素早在恒星形成之前就已经存在的,这对我们来说是一件非常非常好的事情,因为锂是地球上许多应用、技术,甚至是人体所需要的重要元素。

恒星的核聚变

然而,一旦宇宙中开始形成恒星,一切都被改变了。一旦温度升高到400万度以上,氢元素就能聚变成氦,我们的太阳目前正经历这样的过程。恒星的核聚变反应改变了宇宙,它们把事情朝着意想不到的方向改变。

恒星从宇宙大爆炸所产生的气体云中形成,它们的核心温度非常高,从几百万度到几亿度。在这种温度下,对于氢元素而言,它们会发生核聚变反应。但对于锂元素而言,这种极高的温度足以使它们爆炸。锂元素一直是宇宙中最难以测量的元素之一,主要是因为当我们现在能够可靠地提取锂元素信号时,宇宙开始时的许多环境已经被破坏了。

宇宙中充满了诸多重元素:碳、氮、氧、磷,以及地球生命所必需的元素,一直到元素周期表中的铀,甚至是更重的钚。那么,为什么就没有方法合成出锂元素呢?

当恒星燃烧完核心中的氢原子核时,氢核聚变就会减慢并停止,从而导致辐射压力降低,无法对抗引力坍缩,使得核心区域会不断收缩。在此期间,恒星内部的温度将会进一步升高。

由氦组成的核心可以达到十分极端的温度,使得氦可以通过3氦过程发生核聚变反应,合成出更重的元素。在像太阳这样的恒星中,最终被合成出来的是6号元素碳。合成更重元素的唯一途径是产生中子,这可以非常缓慢地使元素周期表中的重元素变多。

对于中低质量恒星,一旦氦聚变完全结束,它们的外层就会脱离,形成行星状星云,而核心则会坍缩成白矮星。

但对于大质量恒星,它们核心还能进一步坍缩和升温,从而启动碳核聚变。碳会聚变成氧,氧聚变成氖,氖又聚变成镁,不停地合成下去,硅、硫、氩、钙、钛和铬等元素会相继产生,一直到铁、镍和钴。铁核聚变会吸收能量,导致大质量恒星的平衡被打破,它们将会发生猛烈的超新星爆发。

在超新星爆发的过程中,还会进一步合成出比铁更重的元素。另外,白矮星-白矮星合并或中子星-中子星合并也会制造出重元素。要是没有这些过程,就没有元素周期表中的各种元素,地球生命就不可能会进化出来。

特殊的锂、铍和硼

我们几乎可以解释在宇宙中发现的每一种元素,但锂、铍和硼是个例外。我们所知道的元素合成机制都不能产生铍和硼元素,而且我们所探测到的锂元素丰度不能仅仅用原初核合成来解释。

氢聚变生成氦,氦是2号元素。氦需要三个氦核聚变成碳,碳是6号元素。但如何解释锂、铍和硼的存在呢?

事实证明,没有一种恒星过程能在不摧毁这些元素的情况下,产生足够数量的它们。如果把氢与氦结合在一起,结果会得到锂-5,但它极为不稳定,很快就会衰变。如果把两个氦-4核融合在一起,可以合成出铍-8,但铍-8也十分不稳定,马上就会衰变。事实上,所有质量数为5或8的原子核都是不稳定的。

从与恒星有关的过程中,无法得到这三种元素。然而,锂、铍和硼不仅都存在于宇宙中,而且它们对地球上的生命进化也是至关重要。

锂、铍和硼究竟来自于哪里?

根据目前的推测,这三种元素的存在要归功于宇宙中最高能的粒子来源——脉冲星、超大质量黑洞、超新星、千新星和活跃星系。这些都是宇宙中天然存在的超级粒子加速器,它们会向整个星系的各个方向喷射宇宙粒子,这些粒子甚至有足够的能量来跨越浩瀚的星系际空间。

宇宙粒子加速器发射出去的高能粒子朝着四面八方运动,它们有可能会与其他粒子发生碰撞。如果被撞击的粒子是碳或者更重的原子核,那么,碰撞产生的巨大能量将会引发另一个核反应,重原子核分裂开来,产生一系列低质量粒子。这就像核裂变反应能把重原子分裂成轻原子一样,宇宙射线也会撞开重原子核。

当高能粒子撞击重原子核时,巨大的原子核会分裂成各种各样的粒子。这种过程被称为散裂,它是锂、铍和硼的主要形成来源。锂、铍和硼是宇宙中仅有主要依靠散裂过程形成的元素,它们不像其他重元素那样依赖于与恒星有关的过程。

由于锂、铍和硼的产生依赖于高能粒子在宇宙中的偶然碰撞,这使得它们的丰度非常低,只有碳、氧和氦的十亿分之一。虽然这些元素在宇宙中非常稀少,但它们是地球生命不可或缺的元素。



你没看到,其实不会比50号元素以上的物质少,如果你走对了恒星系,就不会说这话了!

元素周期表中,第3、4和5号元素,为什么在宇宙中十分罕见?



主要是在恒星演变过程中,这三种元素的存在时间非常的短,只能在超新星爆发过程中产生,并且由于其原子核的特殊性,其产生的量非常稀少。

因为元素的形成需要很苛刻的条件,这些元素的结构比较稳定,所以想形成不仅需要一些理想条件,还需要漫长的时间,所以它们才会显得十分罕见。


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