中子助力原子核“增重”
恒星核燃烧过程只能形成比铁轻的元素，那么我们周围的金、银、铂等超铁元素从何而来？
在三类主要的超铁元素理论模型中，有两类均与中子有关。李志宏指出，由于中子呈电中性，在参与核反应过程中没有库仑力的困扰，因此学界认为绝大多数的超铁元素是通过铁“种子”俘获中子而产生的，并根据“抓到”中子的相对速度有了快慢之分，p－过程则可以解释30余种无法通过中子俘获产生的丰质子核素（p－核）的谜团。
“慢速中子俘获过程通常发生在红巨星阶段，可产生宇宙中现有超铁元素约一半数量的超铁元素。”李志宏指出，随着红巨星不断燃烧，其内部的碳氧核心可产生中子，成为主要的中子源。当铁原子核抓到中子时，原子核内便不再“稳如泰山”了。在下一个中子被俘获之前，不稳定的铁核会进行β衰变，核内的一个中子转变为质子。元素周期表中位列第27位的钴元素就此诞生。钴核再俘获中子，便可产生更多的重核。“目前学界已通过理论计算及实际谱线观测逐渐证实了该模型的科学性。”
“快速中子俘获过程通常发生在核心塌缩的超新星爆发或两个中子星合并过程中，可产生约一半的超铁元素。”李志宏表示，这两种天体活动中，大量的中子喷射而出，一个原子核会被中子包围起来，因此俘获中子是件迅速且轻而易举的事，从铁“种子”一步步生成铀只需1秒。
大部分元素都能通过以上两种中子俘获过程产生，还有约1%的超铁元素是通过p－过程产生的。目前，科学家还未揭开p－核形成的全部奥秘，其发生过程有待进一步探索。
“核过程研究不仅致力于寻找宇宙元素的起源，还为我们提供了一个‘看见’恒星内部深处的窗口，认识恒星中能量产生的过程以及演化历史。”在李志宏看来，这些谜团的探索也会助力人们开发新的核能源，为国防建设和国民经济发展服务。
来源：科技日报 |
