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我們周圍的化學元素是從哪兒來的?


實驗室k / 2019-01-14

       大家可能會覺得宇宙和元素周期表毫無關聯,這都是學校照本宣科式的教育惹的禍。其實,只要掌握解讀周期表的方法,我們對宇宙的理解就會有飛躍性的提升。

       我們周圍的元素是從哪兒來的呢?其實,除了一小部分例外,天然元素幾乎都無法在地球上形成。組成人體的元素大多來源于宇宙。

       元素的誕生有一項至關重要的條件——溫度一定要超過1000萬度。

       原子核由質子和中子組成。質子帶正電,照理說它們應該相互排斥,無法組成原子核。但是當質子與中子這樣的核子無限接近時,它們之間會產生“核力”。核力遠大于質子相互排斥的力量,于是原子核就形成了。

       在理論層面推導出核力機制的人,就是著名的湯川秀樹博士。

       湯川博士認為,質子和中子通過交換一種有質量的未知粒子,產生了交互吸引的作用力,這種作用力就是核力。這種未知粒子被命名為“介子”,湯川博士提出的理論就是“介子理論”。

       十二年后,英國物理學家塞西爾·弗蘭克·鮑威爾真的發(fā)現了介子,證明了介子理論的正確性。一九四九年,湯川博土憑借他的杰出貢獻,成了有史以來第一個榮獲諾貝爾獎的日本人。

       其實“介子理論”背后還有一個有趣的小故事:湯用博士有失眠的毛病。在一個不眠之夜,他盯著天花板上的年輪紋樣看了半天,突然靈光一閃,想出了介子理論。年輪中央有兩個連在一起的圓圈,形似葫蘆。他越看越覺得這木紋像原子核,于是就有了靈感。

       介子理論本身也是用算式表達的,但博士的靈感竟來源于天花板上的年輪,這一點真是耐人尋味。

       言歸正傳。要創(chuàng)造出新的元素,就需要讓一個原子的原子核和另一個原子的原子核接近到會產生核力的距離。然而,帶電的原子核會相互排斥,除非有超級巨大的能量作用在它們身上,逼著它們接近。只有超過1000萬度的超高溫狀態(tài)才能實現這樣的效果。

       毫無疑問,地球上絕不會有超過1000萬度溫度的地方。地表肯定沒那么燙,地心深處的巖漿也不過1000度左右,根本沒法與1000萬度相比。所以新元素不可能在地球上自然形成。

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