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元素:宇宙的基石

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在浩瀚無垠的宇宙中,有一種神秘的力量,它們無形無色,卻構成了我們所知的一切物質 —— 這就是元素。元素不僅是化學的基本單位,更是生命的根基、文明的源泉。本文將深入探討元素的本質、作用及其對人類社會的影響。?
元素的故事始于大爆炸的那一瞬間。約 138 億年前,宇宙在一場大爆炸中誕生。在極短的時間內,宇宙極速膨脹并降溫,純粹的能量開始凝結,形成了帶有一個正電荷的質子、帶有一個負電荷的電子和不帶電荷的中子,這些成為組成原子的單元。所有質子數量相同的原子被統(tǒng)稱為一種元素。緊接著,僅擁有 1 個質子的第 1 號元素 —— 氫誕生了,由于其結構簡單,氫在宇宙中無處不在,直到今天,仍占整個宇宙元素數量的 92%。?
在大爆炸產生的高溫高壓下,質子與中子相互結合,形成更重的原子核,進而產生了第 2 號元素氦,同時最初的核聚變還創(chuàng)造了極少量擁有 3 個質子的鋰。但早期宇宙中,因溫度和壓力降低,聚變難以為繼,氫和氦占比高達 99.9%,它們組成彌漫的原子云霧,宇宙黯淡、冰冷又無聊。?
直到大爆炸產生的微小不對稱,使得某些地方的原子云霧更濃稠,在引力作用下,物質向這些地方聚集形成巨大云團。當云團核心溫度升高至 1500 萬℃,氫元素的聚變再次開啟,光與熱得到釋放,恒星誕生了。?
在恒星的核心,引力造成物質收縮,氫源源不斷地聚變?yōu)楹ぃ€(wěn)定地產生光和熱,這是恒星的青年時代,我們的太陽如今正處于這一時期。但恒星核心的氫原料終將消耗殆盡,此時氦的聚變開始,三個氦原子聚合在一起形成了碳元素,聚變導致恒星外層急劇擴張,使其膨脹為一顆紅巨星。?
當核心中的氦也逐漸消耗殆盡,溫度提升至 6 億℃,碳聚變開始形成氧。質量小于 8 個太陽的小質量恒星,生命就此完結,其外層煙消云散,只剩由碳和氧組成的內核,即白矮星。質量在 8 - 10 個太陽之間的中等質量恒星,可以生成比氧更重的元素氖,但依舊無法抵抗成為白矮星的命運。?
只有質量超過 10 個太陽的大質量恒星,才能突破宿命。在其核心,溫度達到驚人的 20 億℃,高溫高壓下,聚變鏈條不斷延伸,鎂、硅、磷、硫、氯、氬、鉀、鈣等元素相繼出現,又輪番成為下一輪聚變的燃料。大質量恒星在生命末期成為一顆超級紅巨星,其核心溫度高達 30 - 50 億℃,硅元素聚變生成了恒星聚變所能創(chuàng)造的最重的兩種元素 ——26 號元素鐵和 28 號元素鎳。

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