新的研究表明，宇宙裂变可能在重元素的形成过程中发挥了作用。对古老恒星的分析表明，轻金属和稀土原子核之间存在相关性，这表明超重原子核的产生超出了已知的元素周期表。这一发现证实了宇宙裂变理论，并表明存在原子质量为 260 的元素，拓展了我们对宇宙的认识。

裂变模型发现了以前从未在恒星中直接观测到的核过程的清晰指纹。

元素周期表中铁以上的元素被认为是在大爆炸中产生的，如两颗中子星合并或在罕见的超新星中。新的研究表明，裂变可能是宇宙中重元素产生的过程。研究人员梳理了存在于非常古老恒星中的各种元素的数据，发现了裂变的潜在特征，表明自然界很可能产生超出元素周期表中最重元素的超重原子核。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论物理学家、《科学》杂志上一篇介绍这项研究的论文的共同作者马修-芒鲍尔（Matthew Mumpower）说："人们一直认为裂变发生在宇宙中，但到目前为止，还没有人能证明这一点。"

Mumpower 说，研究人员利用最新的观测结果发现，银等轻型精密金属与铕等稀土原子核之间存在关联。当其中一组元素上升时，另一组中的相应元素也会上升--这种相关性是正的。

两颗中子星的合并是通过快速中子捕获过程合成元素周期表中较重元素的主要候选地点之一。图中显示的是两颗中子星碰撞释放出中子，放射性原子核迅速捕获这些中子。中子俘获和放射性衰变的结合随后产生了较重的元素。整个过程据信发生在一秒钟之内。资料来源：洛斯阿拉莫斯国家实验室（马修-蒙帕尔）

"令人难以置信的"裂变证据

Mumpower说："在不同的恒星中出现这种情况的唯一可能就是在重元素形成过程中存在一个一致的过程。研究小组测试了所有的可能性，而裂变是能够再现这一趋势的唯一解释。这是令人难以置信的深远意义，是宇宙中裂变运行的第一个证据，证实了我们几年前提出的理论。随着我们获得更多的观测数据，宇宙在说，嘿，这里有一个特征，它只能来自裂变。"

研究还表明，原子质量（质子数加中子数）为 260 的元素可能存在，这比元素周期表中的高端元素更重。

Mumpower开发了用于预测和指导观测发现的裂变模型，该模型由研究作者、北卡罗来纳州立大学的伊恩-罗德勒（Ian Roederer）领导。

长期以来，天体物理学家一直认为铁以外的重元素是在被称为超新星的恒星爆炸或两颗中子星合并时形成的。顾名思义，后者主要由中子组成，中子与质子共同构成所有原子的原子核。通过被称为"r 过程"的快速中子俘获过程，原子核抓住中子形成更重的元素。至于有些原子会不会因为太重而无法保持在一起而分裂，或者裂变，形成两个较轻但仍然很重的元素原子（并释放出巨大的能量），半个世纪以来一直是个谜。

在 2020 年的一篇论文中，Mumpower 首次预测了 r 过程原子核的裂变碎片分布。随后，TRIUMF 的合作者尼科尔-瓦什（Nicole Vassh）领导的一项研究预测了轻型精密金属和稀土原子核的共同产生。钌、铑、钯和银等元素以及铕、钆、镝和钬等元素的共同产生，可以通过将预测与恒星集合中的元素丰度进行比较来检验。

Roederer 领导的新分析梳理了来自 42 颗恒星的观测数据，准确地发现了预测的相关性。这种模式提供了裂变产生这些元素的明显特征，以及元素周期表中稍重、稍高的元素的类似模式。

"在我们拥有足够数据的r过程增强恒星中，这种相关性非常强大。每当大自然产生一个银原子时，它也会按比例产生更重的稀土原子核。这些元素群的组成是同步的，"Mumpower 说。"我们已经证明，只有一种机制能对此负责--裂变，而人们从 20 世纪 50 年代起就一直在为此绞尽脑汁。"

从"库存管理"到"星空"

"在洛斯阿拉莫斯，我们开发了核裂变模型，因为作为实验室任务的一部分，我们无法测量所有与武器研究相关的东西，"Mumpower 说。"这些模型让物理学家能够解释实验，并在缺乏测量时填补数据。自 1992 年美国停止核武器试验以来，有关裂变的实验数据一直很有限。与测量数据相比，模型的表现非常出色，因此，在没有测量数据的情况下，模型的推断结果是可信的。研究重元素的形成需要短寿命和长寿命物种的核输入。裂变当量是将相对较重的原子分裂成较轻原子的过程的产物--与核武器和反应堆中使用的过程相同。"