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我們周?chē)幕瘜W(xué)元素是從哪兒來(lái)的?


實(shí)驗(yàn)室k / 2019-01-14

       大家可能會(huì)覺(jué)得宇宙和元素周期表毫無(wú)關(guān)聯(lián),這都是學(xué)校照本宣科式的教育惹的禍。其實(shí),只要掌握解讀周期表的方法,我們對(duì)宇宙的理解就會(huì)有飛躍性的提升。

       我們周?chē)脑厥菑哪膬簛?lái)的呢?其實(shí),除了一小部分例外,天然元素幾乎都無(wú)法在地球上形成。組成人體的元素大多來(lái)源于宇宙。

       元素的誕生有一項(xiàng)至關(guān)重要的條件——溫度一定要超過(guò)1000萬(wàn)度。

       原子核由質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子帶正電,照理說(shuō)它們應(yīng)該相互排斥,無(wú)法組成原子核。但是當(dāng)質(zhì)子與中子這樣的核子無(wú)限接近時(shí),它們之間會(huì)產(chǎn)生“核力”。核力遠(yuǎn)大于質(zhì)子相互排斥的力量,于是原子核就形成了。

       在理論層面推導(dǎo)出核力機(jī)制的人,就是著名的湯川秀樹(shù)博士。

       湯川博士認(rèn)為,質(zhì)子和中子通過(guò)交換一種有質(zhì)量的未知粒子,產(chǎn)生了交互吸引的作用力,這種作用力就是核力。這種未知粒子被命名為“介子”,湯川博士提出的理論就是“介子理論”。

       十二年后,英國(guó)物理學(xué)家塞西爾·弗蘭克·鮑威爾真的發(fā)現(xiàn)了介子,證明了介子理論的正確性。一九四九年,湯川博土憑借他的杰出貢獻(xiàn),成了有史以來(lái)第一個(gè)榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的日本人。

       其實(shí)“介子理論”背后還有一個(gè)有趣的小故事:湯用博士有失眠的毛病。在一個(gè)不眠之夜,他盯著天花板上的年輪紋樣看了半天,突然靈光一閃,想出了介子理論。年輪中央有兩個(gè)連在一起的圓圈,形似葫蘆。他越看越覺(jué)得這木紋像原子核,于是就有了靈感。

       介子理論本身也是用算式表達(dá)的,但博士的靈感竟來(lái)源于天花板上的年輪,這一點(diǎn)真是耐人尋味。

       言歸正傳。要?jiǎng)?chuàng)造出新的元素,就需要讓一個(gè)原子的原子核和另一個(gè)原子的原子核接近到會(huì)產(chǎn)生核力的距離。然而,帶電的原子核會(huì)相互排斥,除非有超級(jí)巨大的能量作用在它們身上,逼著它們接近。只有超過(guò)1000萬(wàn)度的超高溫狀態(tài)才能實(shí)現(xiàn)這樣的效果。

       毫無(wú)疑問(wèn),地球上絕不會(huì)有超過(guò)1000萬(wàn)度溫度的地方。地表肯定沒(méi)那么燙,地心深處的巖漿也不過(guò)1000度左右,根本沒(méi)法與1000萬(wàn)度相比。所以新元素不可能在地球上自然形成。

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