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我们周围的化学元素是从哪儿来的?


实验室k / 2019-01-14

       大家可能会觉得宇宙和元素周期表毫无关联,这都是学校照本宣科式的教育惹的祸。其实,只要掌握解读周期表的方法,我们对宇宙的理解就会有飞跃性的提升。

       我们周围的元素是从哪儿来的呢?其实,除了一小部分例外,天然元素几乎都无法在地球上形成。组成人体的元素大多来源于宇宙。

       元素的诞生有一项至关重要的条件——温度一定要超过1000万度。

       原子核由质子和中子组成。质子带正电,照理说它们应该相互排斥,无法组成原子核。但是当质子与中子这样的核子无限接近时,它们之间会产生“核力”。核力远大于质子相互排斥的力量,于是原子核就形成了。

       在理论层面推导出核力机制的人,就是著名的汤川秀树博士。

       汤川博士认为,质子和中子通过交换一种有质量的未知粒子,产生了交互吸引的作用力,这种作用力就是核力。这种未知粒子被命名为“介子”,汤川博士提出的理论就是“介子理论”。

       十二年后,英国物理学家塞西尔·弗兰克·鲍威尔真的发现了介子,证明了介子理论的正确性。一九四九年,汤川博土凭借他的杰出贡献,成了有史以来第一个荣获诺贝尔奖的日本人。

       其实“介子理论”背后还有一个有趣的小故事:汤用博士有失眠的毛病。在一个不眠之夜,他盯着天花板上的年轮纹样看了半天,突然灵光一闪,想出了介子理论。年轮中央有两个连在一起的圆圈,形似葫芦。他越看越觉得这木纹像原子核,于是就有了灵感。

       介子理论本身也是用算式表达的,但博士的灵感竟来源于天花板上的年轮,这一点真是耐人寻味。

       言归正传。要创造出新的元素,就需要让一个原子的原子核和另一个原子的原子核接近到会产生核力的距离。然而,带电的原子核会相互排斥,除非有超级巨大的能量作用在它们身上,逼着它们接近。只有超过1000万度的超高温状态才能实现这样的效果。

       毫无疑问,地球上绝不会有超过1000万度温度的地方。地表肯定没那么烫,地心深处的岩浆也不过1000度左右,根本没法与1000万度相比。所以新元素不可能在地球上自然形成。

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