我們都熟悉元素周期表,它是自然物質的基本類型。目前已經發現了118種元素,其中94種被認為存在于地球的性質中。但從元素95或以上,這些元素只能人工合成。 每個元素代表一個原子。質子、中子、電子和其他元素的數量是不同的。它們都是金屬或非金屬的。它們中的大多數能與其他元素反應形成一種物質。 宇宙中最常見的元素是氫,占宇宙物質總量的90%以上,也是宇宙中最原始的元素。大爆炸之后,宇宙中所有的氫元素都是由大爆炸產生的。因為產生氫氣至少需要2萬億攝氏度,除了大爆炸,其他天文現象基本上都達不到這樣的高溫。 那么除了氫以外的元素是如何形成的呢?除了一些氦和鋰元素也會產生大爆炸,其他大部分元素都是由恒星在聚變和超新星爆炸中合成的。 例如,自從我們的太陽形成到今天,內部核聚變一直在燃燒氫。在50-70億年后,它將產生氦閃光。然后,核聚變將開始燃燒氦,并產生鋰、鈹、硼、碳、氮等元素。然后,它會開始燃燒一些碳元素。一般認為,當太陽燃燒碳和氧后,就不會進行聚變,太陽會逐漸熄滅,形成白矮星。這些元素是在太陽核聚變的一生中產生的。 那些質量大于太陽的恒星將繼續融合和燃燒,在周期表上產生更高的元素。然而,當鐵在恒星內部合成時,超新星就會爆炸。這是因為鐵在形成時不會釋放能量,而是會吸收能量。這時,恒星內部的輻射壓力將消失,恒星外部的部分將消失,大量的物質將迅速坍縮到中心,將核心擠壓成中子星。在這個過程中,會釋放出大量的能量。在很短的時間內,在元素周期表上會合成出鐵以上的各種元素。質量最大的恒星可以合成94號元素钚。 一般認為,镅,元素95,在自然界中不存在。它是用中子轟擊钚239形成的,所以它是一種人造元素。但是,我們不能排除這種元素在超新星爆炸的情況下無法合成。 然而,一些高于镅的元素(95號元素)在自然界中很難形成,直到118號元素og。118號元素og的原子量為297,是已知最重的元素。然而,它被認為是一種氣體元素,它非常不穩定,半衰期為12毫秒(約百分之一秒),但它的化學性質非常不活躍,類似于一些惰性氣體。 我們甚至可以認為,地球以外的宇宙中可能只有94種元素。科學家對95號及以上元素的發現基本上是人工合成的。有些元素是以非常復雜的方式制造的,這在自然界是不可能自然形成的。即使是超新星爆炸、中子星合并,甚至黑洞吸積盤也難以形成。我們人類太能干了,科學技術的進步創造了很多東西,沒有自然這回事,所以我們有理由認為地球上的元素可能是整個宇宙中最多的。當然,如果沒有比我們更先進的外來文明,這樣的說法是有前提的。 |
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