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[交流]
【交流】宇宙中核合成的可能机制
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宇宙中核合成的可能机制 从前面几节的讨论中，我们可以看到，用标准宇宙学模型中的核合成理论，并不像‘标准宇宙学模型’的拥护者所认为那样：‘原初核合成理论在氢和氦的合成计算结果和天文观测结果精确符合，是对标准宇宙学模型的巨大支持；这么多氦是无法在恒星内部核反应中合成’。相反，如果宇宙不是从大爆炸产生而是经历了无穷长的时间，化学元素氦的产生可以通过多代恒星内部合成而积累起来。而且宇宙在演化过程中还存在其它可以产生化学元素氦的过程，如新星，超新星爆炸过程，宇宙线引起重元素的裂变等。另外，宇宙中不同区域物质的交换，也会影响到不同区域中氦含量的分布。宇宙中氦的含量在长时间的演化和积累后，最后可能会在达到1/4这个数值附近达到一种平衡。我认为，由于有这样一个平衡机制的存在，宇宙中氦的含量才不会过度增加。这是为什么我们在宇宙中不同区域观测到的氦的含量基本上都是约占1/4，但又有一定的弥散的物理原因。 根据曲钦岳院士在百度百科中编写的词条‘元素合成理论’，宇宙中不同区域元素的丰度是相当复杂而又有一定规律的。元素及其同位素的分布规律﹐一方面反映原子核结构的规律性﹐另一方面与元素的起源和演化史密切相关。关于元素的起源或合成的任何一种假说﹐都必须解释这一分布的规律性。曾经提出的假说有﹕平衡过程假说﹑中子俘获假说﹑聚中子裂变假说等等。它们都试图用单一过程来解释全部元素的成因﹐结果都是顾此失彼﹐难以自圆其说。 GEORGE GAMOW提出化学元素氦是在宇宙大爆炸初期形成的假说是在1948年。GAMOW最初估计中子和质子之比为1：7，并由此推出了在宇宙大爆炸初期，宇宙就已经合成了1/4的氦。并不是所有学者都同意GAMOW的元素形成假说。在1957年，伯比奇夫妇﹑福勒﹑霍伊尔等人就提出了元素是在恒星内合成的假说,通常被简称为BFH理论。他们摒弃了全部元素都是通过单一过程一次形成的想法（GAMOW提出化学元素氦是在宇宙大爆炸初期形成的假说就是这种想法）﹐提出了与恒星不同演化阶段相应的八个形成过程﹐认为所有的元素及其同位素都是由氢通过发生在恒星上的八个过程逐步合成的。它们合成后﹐由恒星抛射到宇宙空间﹐形成了我们所观测到的元素的丰度分布。 BFH理论发表后﹐不断得到原子核物理学﹑天体物理学和宇宙化学方面的新成就的补充和修正。其主要进展有﹕提出了一些新的过程﹐如碳燃烧﹑氧燃烧和硅燃烧等﹐碳燃烧﹑氧燃烧和硅燃烧分别发生在T ≧6×10^8K﹑T ≧10^9K和T >3×10^9K或4×10^9K的条件下。近年来的研究发现﹐爆发性碳燃烧可以说明Ne到Si的观测丰度﹐爆发性氧燃烧可以说明Si到Ca的观测丰度﹐准平衡的硅燃烧可以说明铁峰元素的观测丰度。 曲钦岳院士在该词条中还提到，在许多天体上﹐氦的丰度相当大﹐按质量计约为30％﹐用恒星内部的核反应理论似乎不能说明这个事实。这大概就是一般宇宙学家经常提到的‘这么多氦是无法在恒星内部核反应中合成’这个说法的来源。 在我前面的博文中已经讨论过，如果考虑恒星经历过多次的形成和死亡过程，‘这么多氦是无法在恒星内部核反应中合成’这个说法是不能成立的。因为一次恒星的形成和死亡过程是不能够合成这么大比例的氦，但经历过多次的恒星形成和死亡过程，恒星内部核反应中合成的氦可以积累起来，从而达到这么大的比例。而现代的天文观测也已证明，我们还没有观测到所谓第一代恒星。我们所观测的恒星都经历过多次的形成和死亡过程。因此，如果把恒星经历过多次的形成和死亡过程考虑在内，用BFH理论还是可以解释我们所观测到的宇宙中各种元素的丰度和分布。 参考文献 57 百度百科词条 曲钦岳 元素合成理论 地址：http://baike.baidu.com/view/774945.htm （新牛顿宇宙 第四章 核合成问题 4.6可能的机制） |
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