有國際研究團隊發現,古代恆星能產生原子量(atomic mass)大於260的元素,比元素周期表中在地球自然存在的任何元素都重。這項發現加深了人們對恆星中元素形成的了解,將促使人類重新審視恆星和宇宙的演化。

美國北卡羅萊納州立大學(North Carolina State University)在新聞稿中指出,恆星是生產元素的工廠。元素在那裏不斷地融合或分裂,進而生成更重或更輕的元素。所謂重元素或輕元素是指它們原子量的大小。

目前已知最重的元素只能藉由快中子捕獲過程(rapid neutron capture process或r-process)在中子星上形成。

想像一個原子核漂浮在眾多中子之中。突然之間,一堆中子在不到1秒鐘的時間內附著在該原子核上,隨後經歷了一些內部的中子轉換質子的變化。接著,像金、鉑或鈾這樣的重元素就形成了。

最重的元素並不穩定或具有放射性,這意味著它們會隨著時間而衰變。它們可以藉由分裂這種方式來衰變,這個過程被稱為核分裂(或稱核裂變)。

主導這項研究的該校物理學副教授羅德勒(Ian Roederer)說:「如果你想製造比鉛和鉍更重的元素,快中子捕獲過程是必要的。」

羅德勒表示,快中子捕獲過程需要大量的能量和中子,最佳的發生時間和地點為中子星誕生或死亡,或彼此相互碰撞而能提供這個過程需要的物質時。

在這項研究中,研究團隊人員重新檢視銀河系中42顆經過充份研究的恆星中重元素的含量。他們已知有重元素在這些恆星早期的快中子捕獲過程中形成。經由對這些恆星中的每種重元素的含量進行更廣泛的觀察,他們發現了先前未被識別的模式。

這些模式顯示,有些列在元素周期表中間的元素,例如銀和銠,可能是重元素分裂後的殘餘物質。研究人員判定快中子捕獲過程能產生原子量至少260的元素。這些元素隨後分裂成更輕、更穩定的元素。

羅德勒說,人們尚未在太空中或地球的自然界看過原子量為260的元素,甚至在核武測試中也未曾發現。在太空中看到這些元素能引導科學家思考核分裂與模式,幫助他們洞悉各式各樣的元素是如何形成的。

上述研究成果發表在《科學》(Science)期刊上。◇

 

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