远古恒星可能创造了科学未知的超重元素

摘要:

科学家发现了元素周期表之外新元素世界的蛛丝马迹。一项新的研究发现,远古恒星可能一直在生产科学界尚不知晓的极重元素。今天宇宙中丰富多样的元素要归功于恒星。这些宇宙工厂从它们所处的环境中获取元素,并将它们融合在一起产生新元素,当恒星最终死亡时,它们将自己的劳动成果散布到整个宇宙中。这为下一代恒星提供了更先进的起点,使它们能够生产出更多更重的元素。

milkyway-1500-scaled.jpg

但这一过程的极限是什么,一种元素能有多重?这些问题是北卡罗来纳州立大学科学家最新研究的重点。

元素的轻重取决于它们的原子质量,原子质量的定义是该元素单个原子核中质子和中子的数目。天然存在的最重的元素是铀,原子质量为238。

最重的元素是通过所谓的"r过程"产生的,这种过程只能在中子星的极端环境中发生。从本质上讲,漂浮在恒星中的原子核会在几分之一秒内被中子淹没,然后其中一些中子会转化为质子。这就产生了铂或铀等重元素原子。

"如果你想制造比铅和铋更重的元素,那么r过程就是必要的。必须快速添加许多中子,但问题是这样做需要大量的能量和中子。而找到这两者的最佳地点是在中子星诞生或死亡时,或者是在中子星碰撞并产生这一过程的原始成分时。"

science.adf1341-f2.jpgscience.adf1341-f1.jpg

研究小组研究了银河系中 42 颗经过充分研究的恒星的成分,已知这些恒星含有在早期恒星中形成的重元素。研究人员没有对每颗恒星进行单独研究,而是对整个恒星群的元素丰度进行了集体研究,并发现了以前被忽略的规律。

研究人员发现,某些元素,包括钌、铑、钯和银,在这些恒星中含量丰富,但元素周期表中紧邻它们的元素却没有同样的相关性。研究小组说,这证明这些元素是由更重的元素衰变形成的。研究人员逆向计算出,起始重元素的原子质量至少为 260 u。

罗德勒说:"260这个数字是很有趣的,因为我们以前没有在太空或地球上自然探测到这么重的东西,即使是在核武器试验中。但在太空中看到它们,为我们如何思考模型和裂变提供了指导--并能让我们深入了解元素的丰富多样性是如何形成的。"

科学家们长期以来一直认为,元素周期表之外可能还有更多的元素,但它们的原子质量使它们变得不稳定,因此它们会很快衰变成更轻的元素。当然,这也使得寻找和研究它们变得异常棘手--已知最重的元素奥加涅松的原子质量为 294 u,而实验室中只产生过五种这种元素的原子。

这项研究发表在《科学》杂志上。

查看评论
created by ceallan