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艾德思:铀的能量从哪里来Nature宇宙中的核聚变

论文润色 | 2019/06/21 10:20:41  | 265 次浏览

 众所周知,放射性核素铀蕴含着巨大的能量,一公斤铀所蕴含的能量相当于800吨标准煤.那么问题来了, 这么多能量是怎么压缩/存储到铀的原子核里的呢?

近日,美国的研究人员在国际顶级学术期刊<Nature>上发表了一篇研究文章,用一个独特的视角来分析和解释了太阳系的起源和形成过程,同时也解释了太阳系中各种重金属元素的来源,包括金/铂/铀,以及锕系元素等.

在地球形成之前大约1亿年,太阳系还只是个雏形,那时候,整个太阳系的温度非常高,而且所有的元素都是混在一起的,就像一锅杂烩汤一样.当时在太阳系的附近,距离仅有1000光年的地方,有两颗中子星,它们之间因为引力的吸引,发生了一次重量级的碰撞,产生了巨大规模的爆炸,随后这两颗中子星合二为一.由于这场爆炸发生的地点距离太阳系很近,所以爆炸过程中合成的一些物质,带着爆炸产生的动能,飞入了太阳系.这场爆炸合成的元素中含有大量的金/铂和铀等重金属元素,因此,在太阳系形成早期,这些在现在看来十分稀有和珍贵的元素其实是很丰富的.

后来随着太阳系的温度逐渐降低,各种元素相互抱团/聚集,又经历了体积收缩,就形成了地球以及其它行星的雏形.在这个过程中,地球很幸运地分到了相当大的一部分重金属元素.然而,从地球形成到现在,又经历了大约45亿年的时间,随着时间的推移,许多重金属元素在天然的裂变过程中逐渐转化成其它比较轻的元素,因此天然存在的金/铂和铀这些元素就变得越来越稀有.

所以说,现在我们在地球上看到的重金属元素,很大一部分来自那两颗中子星的联谊活动.在它们合并后,产生了一个带有吸积盘的黑洞.在吸积盘的潮汐力和宇宙风的作用下,黑洞喷射出大量的富中子物质.这些喷射出来的物质与快中子结合,发生核聚变反应,产生了各种重金属元素,包括金/铂/铀,以及锕系元素等.一部分喷射物进入太阳系的雏形,并且留在了这里.

这个过程并不是凭空幻想出来的,科学家有一定的依据来支持这一猜想.科学家主要的研究方式是,将中子星合并时产生的太空陨石中发现的放射性同位素的含量,与银河系相应的数值模拟的结果进行了比较.

结语

原来,是宇宙中的大型爆炸事件中特殊的反应条件,催生了可裂变核素铀,以及金/铂这些贵金属,核素铀所蕴含的巨大能量最早来自宇宙中的核聚变反应.

这场爆炸事件发生在大约46亿年前.今天,金/铂这些贵金属元素被制成婚戒,铀/锕系元素被用来开发原子核能,这些都是宇宙的馈赠,是现代的人类与过去的宇宙之间联系的纽带.

 

 

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