超新星爆发会不会产生中子星(超新星中是否会形成超重元素)
超新星爆发会不会产生中子星(超新星中是否会形成超重元素)
2024-11-09 12:52:55  作者:舟梢风徐  网址:https://m.xinb2b.cn/tech/jze344059.html

理论上认为,核“稳定岛”是由原子质量处于114-116之间的原子核组成的。(萨拉:我认为你指的是原子序数),我认为在我们所生活的星球上找不到这样的元素,但有可能在一颗足够大的恒星的超新星上找到。


那么问题来了:

在给定一颗恒星质量的前提下,存不存在一个理论公式可以预测其超新星元素的同位素产量?

原子序数大于铁的元素都是人工合成的,最常见的是S-过程(S表示慢)和r-过程(r表示快)中子俘获方法。该方法的原理大致为:从一个种子原子开始,假设为(56,26)的铁原子,铁原子所处的区域周围有大量的中子(比如说超新星),然后中子开始逐渐在铁原子上堆积。当俘获了6个中子后,(56,26)的铁原子变成了(62,26)的铁原子,这时候铁原子在一段时间内极易发生β衰变(在这种情况下,大约1分钟),衰变的时间比俘获下一个中子的时间更短。


在铁原子能够俘获更多的中子之前,它衰变成(62,27)的钴原子,接着又衰变为(62,28)的镍原子,直至此时镍原子处于稳定状态。接着,中子渐渐地在镍原子上聚集,镍原子的原子质量逐渐地大于周期表上其他元素的原子质量。当原子序数质量数过高时,中子俘获会导致原子发生裂变。因此,能否到达核“稳定岛”取决于最大原子序数,该原子能够在进行上述R过程中子俘获不会发生裂变。


每当研究到稳定岛的预测问题时,人们总是连篇累牍地阐述自己的论点:能否或者是否存在可能性通过R过程来实现核“稳定岛”,各有各的说法。因此,在回答上述问题时,还没有人确定是否有稳定的超重元素形成,这是一个探索宇宙本性的问题,而不仅仅是发现一个足够大恒星能够解决的。(当然,我所描述的实验条件并不是唯一的——中子星和黑洞的二元系统也是个形成超重元素的好地方,但鉴于我还有3个问题要回答,就不再深入讨论下去了。


无论如何,还没有人能够做出花岗岩的箱子{除了一个人造的加速器},那么这种可能性就是存在的)

对双中子星合并系统GW170817的电磁观测似乎与R过程核合成的理论模型是一致的。本文以R过程中元素丰度为出发点的理论,大致可以解释银河系中元素丰度问题。请继续关注,我们将发现更多类似事件。


假如存在这样的理论公式,那么是否可以预测在宇宙中找到稳定的超重元素(114-116)的可能性大小?还是说已经有预测的结果了?

超重元素的衰变寿命已经被刻意地预测过,但正如1问中所提到的,目前无法证明有稳定的超重元素被成功地制造出来,更不用说这个可能性了。根本没有这种稳定的超重元素,那么其他任何东西都无从谈起。


苏宇波评论(2019.1.28):这样的超重原子核实际上是在实验室被合成并正式认可的;它们的衰变周期只有几毫秒,所以说你根本不用期望下一秒它们还存在(即使该元素的质量与太阳不相上下,它的衰变时间也只需要几秒钟),例如,早在2002年就发现的Og(z=118),直到2015年才正式命名。

我们知道自己在寻找什么样的元素吗?(我们可以预测这些理论上存在的元素的光谱特性吗?)


事实上,预测超重元素的化学性质已经有约定俗成的方法——事实证明,当原子序数超过一定范围时,你需要在量子力学的范畴内对它进行研究观测,当你研究超重元素时,可以用来验证量子理论是否能恰如其分地解释某种现象,如果不能,那是不是这个理论还需要修正。人们已经竭尽全力去预测能够完美适配超重元素的理论模型了。

如果我们知道自己所要寻找的元素,那是否有人已经开始找了呢?


当然了——事实上这个搜索的范围包括了整个太阳系。组成太阳系的物质已经经历太阳这个恒星形成的生命周期过程,如果超新星能够产生超重元素的话,那么我们周围的宇宙空间就能找到它们(如此多的“超重元素”——科学家们有时候真的缺乏独创性)。人们没有试图探测直接来自超重元素的辐射(当然这也不太可能),而是检测陨石来证明宇宙射线是由超重元素辐射,并且还在地球和月球的陨石样本中寻找这种证据存在的可能性,然而并没有得到结论性的成果。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. Sara Slater- astro-激光干涉仪

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