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twxz木蟲 (正式寫手)
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[交流]
【交流】宇宙中核合成的可能機制
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宇宙中核合成的可能機制 從前面幾節(jié)的討論中，我們可以看到，用標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型中的核合成理論，并不像‘標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型’的擁護者所認為那樣：‘原初核合成理論在氫和氦的合成計算結(jié)果和天文觀測結(jié)果精確符合，是對標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型的巨大支持；這么多氦是無法在恒星內(nèi)部核反應(yīng)中合成’。相反，如果宇宙不是從大爆炸產(chǎn)生而是經(jīng)歷了無窮長的時間，化學(xué)元素氦的產(chǎn)生可以通過多代恒星內(nèi)部合成而積累起來。而且宇宙在演化過程中還存在其它可以產(chǎn)生化學(xué)元素氦的過程，如新星，超新星爆炸過程，宇宙線引起重元素的裂變等。另外，宇宙中不同區(qū)域物質(zhì)的交換，也會影響到不同區(qū)域中氦含量的分布。宇宙中氦的含量在長時間的演化和積累后，最后可能會在達到1/4這個數(shù)值附近達到一種平衡。我認為，由于有這樣一個平衡機制的存在，宇宙中氦的含量才不會過度增加。這是為什么我們在宇宙中不同區(qū)域觀測到的氦的含量基本上都是約占1/4，但又有一定的彌散的物理原因。 根據(jù)曲欽岳院士在百度百科中編寫的詞條‘元素合成理論’，宇宙中不同區(qū)域元素的豐度是相當(dāng)復(fù)雜而又有一定規(guī)律的。元素及其同位素的分布規(guī)律﹐一方面反映原子核結(jié)構(gòu)的規(guī)律性﹐另一方面與元素的起源和演化史密切相關(guān)。關(guān)于元素的起源或合成的任何一種假說﹐都必須解釋這一分布的規(guī)律性。曾經(jīng)提出的假說有﹕平衡過程假說﹑中子俘獲假說﹑聚中子裂變假說等等。它們都試圖用單一過程來解釋全部元素的成因﹐結(jié)果都是顧此失彼﹐難以自圓其說。 GEORGE GAMOW提出化學(xué)元素氦是在宇宙大爆炸初期形成的假說是在1948年。GAMOW最初估計中子和質(zhì)子之比為1：7，并由此推出了在宇宙大爆炸初期，宇宙就已經(jīng)合成了1/4的氦。并不是所有學(xué)者都同意GAMOW的元素形成假說。在1957年，伯比奇夫婦﹑福勒﹑霍伊爾等人就提出了元素是在恒星內(nèi)合成的假說,通常被簡稱為BFH理論。他們摒棄了全部元素都是通過單一過程一次形成的想法（GAMOW提出化學(xué)元素氦是在宇宙大爆炸初期形成的假說就是這種想法）﹐提出了與恒星不同演化階段相應(yīng)的八個形成過程﹐認為所有的元素及其同位素都是由氫通過發(fā)生在恒星上的八個過程逐步合成的。它們合成后﹐由恒星拋射到宇宙空間﹐形成了我們所觀測到的元素的豐度分布。 BFH理論發(fā)表后﹐不斷得到原子核物理學(xué)﹑天體物理學(xué)和宇宙化學(xué)方面的新成就的補充和修正。其主要進展有﹕提出了一些新的過程﹐如碳燃燒﹑氧燃燒和硅燃燒等﹐碳燃燒﹑氧燃燒和硅燃燒分別發(fā)生在T ≧6×10^8K﹑T ≧10^9K和T >3×10^9K或4×10^9K的條件下。近年來的研究發(fā)現(xiàn)﹐爆發(fā)性碳燃燒可以說明Ne到Si的觀測豐度﹐爆發(fā)性氧燃燒可以說明Si到Ca的觀測豐度﹐準(zhǔn)平衡的硅燃燒可以說明鐵峰元素的觀測豐度。 曲欽岳院士在該詞條中還提到，在許多天體上﹐氦的豐度相當(dāng)大﹐按質(zhì)量計約為30％﹐用恒星內(nèi)部的核反應(yīng)理論似乎不能說明這個事實。這大概就是一般宇宙學(xué)家經(jīng)常提到的‘這么多氦是無法在恒星內(nèi)部核反應(yīng)中合成’這個說法的來源。 在我前面的博文中已經(jīng)討論過，如果考慮恒星經(jīng)歷過多次的形成和死亡過程，‘這么多氦是無法在恒星內(nèi)部核反應(yīng)中合成’這個說法是不能成立的。因為一次恒星的形成和死亡過程是不能夠合成這么大比例的氦，但經(jīng)歷過多次的恒星形成和死亡過程，恒星內(nèi)部核反應(yīng)中合成的氦可以積累起來，從而達到這么大的比例。而現(xiàn)代的天文觀測也已證明，我們還沒有觀測到所謂第一代恒星。我們所觀測的恒星都經(jīng)歷過多次的形成和死亡過程。因此，如果把恒星經(jīng)歷過多次的形成和死亡過程考慮在內(nèi)，用BFH理論還是可以解釋我們所觀測到的宇宙中各種元素的豐度和分布。 參考文獻 57 百度百科詞條 曲欽岳 元素合成理論 地址：http://baike.baidu.com/view/774945.htm （新牛頓宇宙 第四章 核合成問題 4.6可能的機制） |
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