这是一张让万千中学生头疼的图——元素周期表
一共有118个元素
他们是怎么产生的?
宏观上,
由这些元素组成的物质
高低胖瘦各有不同
实际内里本质上是原子内部质子数不同
原子
主要由原子核内部的质子和中子,以及核外电子组成
质子带正电,
电子带负电
如果一群质子硬凑一块
因为都带正电,
会互相排斥聚集不起来,
中子不带电,
它的加入可以增强将原子核束缚在一起的强相互作用力(核力),
从而帮助克服质子之间的电磁排斥力,
把质子以及其它中子聚集并稳定在原子核里。
而核外的电子带负电,
与质子的数量一致
这样整个原子就呈现出中性
而如果因为一些情况,
原子从别的地方抢来电子,
或者自己的电子被抢走
他们就会带电
性质就会发生改变,
这就是各种化合物性质不一样的原因。
元素周期表就是按照元素质子数来依次排序的
比如排第一位的氢,
只有一个质子
排82位的铅,
有82个质子
质子和质子之间是没有区别的
所以其实元素之间的不同,有点像搭积木
多搭一个质子就会造成完全不同的物理化学性质
但是要把一个原子里的质子数增加一个非常困难
我们常说的核聚变
就是干这件事儿
但是条件非常苛刻
比如需要1000万度以上的高温
同时要保持等离子体非常高的密度,提高他们之间碰撞概率
然后要保持一定的时间
宇宙大爆炸的瞬间,
巨大的能量形成了最基本的粒子,
比如夸克和轻子,
这些粒子结合形成了质子和中子,
大爆炸后很短时间,
在极高温度下,
质子和中子结合,
产生了宇宙中最早的元素:
大量的氢,一部分氦,以及极其微量的锂。
氢只有一个质子
随后氢与氢聚变形成了氦

以及微量的锂
之后的宇宙,大量的氢汇聚到一起
形成了恒星
恒星内部有产生核聚变的条件
这些氢继续通过聚变产生氦
同时释放出巨大的能量
这些能量点亮了无数恒星,形成了璀璨的星空!
氦进一步聚变逐渐生成了周期表后面的其他元素
碳,氮,氧等元素陆续形成一直到铁
所有元素中,铁是一个很特殊的元素
他的原子核能量水平最稳定
比铁更重的元素会发生裂变,
让自己变轻
所以恒星内部通过核聚变最终只能形成到铁元素
无法通过聚变产生比这更重的元素。
需要更苛刻的条件才能继续形成更重的元素
他们来自超新星爆炸
比我们的太阳还要大10倍以上的大质量恒星
一旦燃料耗尽走到他们生命的尽头
无法保持原来的体型
会发生爆炸
这就是超新星爆炸
中心温度可以达到100亿摄氏度
能量更是巨大
在超新星爆炸的特定区域,
中子的密度极高、温度极高。
这些高能中子与已经存在的原子核猛烈碰撞并被迅速俘获。
原子核在极短时间内俘获大量中子,
形成富含中子的不稳定核。
随后,这些核中的部分中子会通过β⁻衰变(释放电子)转变为质子。
通过这种快速中子俘获 及其后的衰变,
就在极短时间内形成了比铁重得多的元素,
如金、银、铅、铀等。
除了超新星,
中子星并合也被认为是产生这些重元素的重要场所。
超新星爆炸会把他的大部分形成的物质
以高达数万公里每秒的速度向宇宙抛散
这些物质会逐渐汇聚形成新的恒星
或者直接进入其他星系
我们地球上自然存在的元素很多都是超新星爆炸的产物
118个元素中有94种,也就是1号氢到94号钚,
被确认在自然界中存在,
剩下的24种元素
最初都是通过人工方式在实验室合成的。
其中,锔(95)、锫(96)、锎(97)、锿(98)等元素
在核试验场所或核反应堆辐照过的材料中发现过极微量的存在,
但它们在地球上的自然环境或可观测宇宙中的稳定存在尚未被证实。
138亿年前,宇宙产生于一场爆炸之中,混沌初开。
星辰为炉,聚变不息,锻造出万物筋骨;
超新星绽放,中子如雨,浇筑成金银铅铀。
你低头所见笔尖铅芯,指尖金饰,乃至我们的血肉躯壳,
皆是远古星辰的遗骸。
所谓道生一,一生二,二生三,三生万物,这“一”便是氢。
一生万物,随后的世界,命运的齿轮驱动,化为这世间万物
你我皆为星尘,
共谱这元素轮回的壮阔史诗