“氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖，钠镁铝硅磷……”关于许多数人而言，化学“素材周期表”确信不陌生。然则，宇宙中除了氢和氦之外，其它重素材是如何造成的却仍是一种未解之谜。

　　日前科学界普及以为，少许重素材由氢与氦经过恒星里面核聚变反映发生。而恒星爆发成为超新星以后，又造成了此外少许重素材。然则，最近发表在《物理点评快报》上的一项新理论模子表达，微型黑洞从其里面毁灭中子星，可能也会生产出重素材，此中包括贵重的黄金。除此之外，关于重素材的来自另有少许其它推测。

　　重素材诞生于超新星爆发

　　大品质恒星焦点核聚变发生了铁及其此前的重素材以后，恒星会激烈坍缩造成超新星爆发，恒星中的铁素材在高温高压下，与自由中子、电子、质子等产生反映，发生铀此前的全部重素材。

　　日前科学界主流看法以为，在宇宙大爆炸以后的一段时代内，体积中充满了氢和氦这样最多见的轻素材，而宇宙中的一部分重素材来源于恒星里面的核聚变。

　　科学家指明，在极高的温度和负担下原子核外的电子可行摆脱原子核的束缚，让得两个原子核能够互相迷惑而磕碰到一同，产生原子核聚合效用，生成新的品质更重的原子核。这便是所谓的核聚变。而铁从前的重素材就皆是在恒星的焦点，靠核聚变发生的。

　　恒星诞生初期能量悉数来自于氢聚变成氦。恒星对抗本身引力坍缩的能量来自便是聚变。当大品质的恒星上的氢燃烧完以后，会在本身引力效用发放生坍缩，这一进程会让得焦点温度和负担大幅升高，接下来达到产生氦聚变的要求，生成碳和氧。当氦渐渐消耗，恒星又最初坍缩，温度和负担进一步升高，碳、氧就聚变生成硅。接下来同理，硅聚变生成铁，源于铁聚变发生的能量得不偿失，因而聚变的链条到铁就停止了。此时恒星最外到最里层依次是氢、氦、碳、硅、铁。

　　但恒星的演化到了这步并未十足停止。源于恒星的高温不足以“烹调”出铁今后的素材，如铜、镍、锌、铀等。要想促使这点重素材的诞生，就须要一种很大的熔炉，即超新星爆发。

　　科学家指明，大品质恒星在发生铁焦点以后，源于聚变反映的停止，焦点会产生激烈的引力坍缩，造成超新星爆发，铁素材会在极高的温度和负担下，与自由中子、自由电子、质子及其它原子核产生反映，发生出92号素材铀此前的全部重素材，并随着超新星爆发将他们分散到宇宙体积中去。

　　中子星磕碰造就重素材

　　两颗中子星产生磕碰，一部分物质会被抛入太空，这点物质中富含中子，好多中子射向“种子核子”，这样便会造成原子量越来越大的素材。

　　尽管许多数科学家以为，从铁到铀，当然界稳固存留的重素材中有约半数是大品质恒星在寿命终结阶段产生超新星爆发时生成的。但也有科学家给出了不同的可能性，它们指明，这点重素材的起源可能是一个愈加狂暴而罕见的体制——密度超高的中子星之中产生的相撞。

　　中子星是恒星衰亡并产生超新星爆发以后残留的遗骸，其密度极高。直径数百千米的一颗中子星，品质可行和太阳一样甚而更高。在地球上，假如你拿着一勺中子星物质，那末这一勺子物质的重量将达到50亿吨。

　　虽然绝多数中子星都孑然一身，但也会有两颗中子星构成双星体系，他们可行在一同相互绕转数十亿年，可是在这一进程中会渐渐相互靠近，直到有一天，这两颗中子星终归陷入毁灭性的相撞。

　　美国哈佛史密松天体物理中心的科学家艾多·贝格说，这时刻两颗中子星的绝多数物质会产生进一步坍缩，造成黑洞，而此外一部分物质会被抛入太空。这点物质中富含中子，这样便

　　会造成原子量越来越大的素材。美国加州大学伯克利分校天体物理学家丹尼尔·卡森解释说，你须要好多中子并将他们射向那一些“种子核子”，才能合成那末重的素材，例如金、铅，或许铂。这就像是车子挡泥板上不停累积的泥浆一样。

　　科学家得出这一结论，缘于一次伽马射线暴。这一次伽马射线暴距离地球约39亿光年，尽管持续时间不到0.2秒，但其红外线余晖却持续数天时间。科学家将观测的结果与理论模子发展对照以后，得出结论以为这是大批重金属素材造成以后发生的放射性辉光，而这点重素材是在一次中子星的撞击事故中发生的。

　　卡森对这一次磕碰做了粗略的估算，以为这一次事故中约发生了差不多于20倍地球品质的黄金。这一数量的黄金足以装满100万亿个油桶。况且这一次撞击事故中所发生的铂金数量甚而比发生的黄金还多7倍。

　　另外，科学家还在一种矮星系——网罟座二号9个最亮的恒星中发觉了7个包涵众多重素材的恒星，这比全部矮星系上发觉的都要多。科学家显示，这点恒星上的重素材比其它类似星系上观看到的多了近100倍。而在一种矮星系上发觉那么多重素材声明了网罟座必定产生过比超新星爆发还要罕见的事故，例如中子星撞击，由于许多数超新星爆发发生的重素材也远远达不到网罟座上那一些重素材的惊人口量。

　　黑洞毁灭中子星成为重素材来自

　　原生黑洞从里面消耗中子星，使中子星收缩自转变快，终归导致少许部分甩离本体，这点富含中子的分离部分，很可能便是重素材的来自。

　　另有探讨人士猜测，宇宙中的重素材（如金、银、铂和铀）可能是早期宇宙诞生时在黑洞的帮助下造成的。

　　在宇宙大爆炸时，其异乎正常的力量会把少许物质挤压得十分紧密，造成了“原生黑洞”。这类黑洞其实不是由恒星坍缩而造成的。理论上，原生黑洞比平凡黑洞更小，甚而小到肉眼没有办法见到。

　　在这项全新探讨中，探讨人士以为原生黑洞会与中子星产生磕碰，中子星差不多十足是由中子组成，而且十分稠密，原生黑洞将沉入中子星中心地域，从其里面吞噬他们。美国加州大学洛杉矶分校理论物理学家亚历山大·库先科以为，当这类概况产生时，黑洞会从里面不停消耗掉中子星，这种进程可能会持续1万年左右。以后，中子星随着本身的收缩，自转会变得越来越快，终归导致少许小的部分被甩离本体。而这点富含中子的分离部分，很可能便是重素材的来自。

　　然则，库先科同一时间显示，中子星捕获黑洞的可能性十分低，这类低几率与唯有少量星系富含重素材的观看结果绝对。造成于宇宙早期的黑洞与中子星相撞发生重素材的理论也解释了银河系中心地域中子星数量稀少的难题。

　　据理解，本年晚些时刻，库先科和同事们将与普林斯顿大学的科学家合作，对“中子星—黑洞”相互效用发生重素材的进程发展计算机模拟，并期望能经过将模拟结果与临近星系中重素材的观测结果发展相比，来判断地球上存留的金、铂和铀能否来自于早期宇宙中的黑洞。

　　相干链接

　　PANDA世界实验欲理解重素材造成进程

　　俄罗斯科学院西伯利亚分院核物理所所长帕维尔·洛加乔夫近日显示，俄科学家正与异邦同事一同筹备PANDA世界实验，旨在理解重素材的造成进程。

　　实验将在欧洲的反质子与离子探讨装置中发展，能使人以新的形式一窥物质粒子和反物质粒子里面。包括俄罗斯科学院西伯利亚分院核物理所和新西伯利亚国立大学的科学家在内，将有来源17个国度的450位科学家参加试验。

　　洛加乔夫显示，宇宙、星辰中重素材的造成进程于今还是待解之谜。他指明，PANDA世界实验将是在欧洲反质子与离子探讨装置中发展的4项试验中的一项。计划于2023年发展初次试验。日前正好发展该科研配备的设施开发事业。

来自：科技日报

作者：姜靖

编辑：童妙 实习编辑 曾映雪