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元素合成理論（曲欽岳提出的理論學(xué)說(shuō)）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-17

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元素合成理論

曲欽岳提出的理論學(xué)說(shuō)

元素合成理論是指闡明宇宙中各種元素及其同位素的形成過(guò)程的一種學(xué)說(shuō)，元素的豐度曲線是相當(dāng)復(fù)雜而又有一定規(guī)律的，關(guān)于元素的起源或合成的任何一種假說(shuō)﹐都必須解釋這一分布的規(guī)律性。

基本信息

中文名	元素合成理論
外文名	theory of nucleosynthesis
定義	各元素及同位素的形成過(guò)程的學(xué)說(shuō)
提出人	曲欽岳

內(nèi)容介紹

早期提出的假說(shuō)有﹕平衡過(guò)程假說(shuō)﹑中子俘獲假說(shuō)﹑聚中子裂變假說(shuō)等。它們都試圖用單一過(guò)程解釋全部元素的成因﹐結(jié)果是顧此失彼﹐難以自圓其說(shuō)。1957年﹐伯比奇夫婦﹑福勒﹑霍伊爾等人提出了元素在恒星內(nèi)合成的假說(shuō)，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為B^2FH理論。他們摒棄了全部元素都是通過(guò)單一過(guò)程一次形成的想法﹐提出了與恒星不同演化階段相應(yīng)的八個(gè)形成過(guò)程﹐認(rèn)為所有的元素及其同位素都是由氫通過(guò)發(fā)生在恒星上的八個(gè)過(guò)程逐步合成的。它們合成后﹐由恒星拋射到宇宙空間﹐形成了我們所觀測(cè)到的元素的豐度分布。BFH理論提出的八個(gè)過(guò)程是﹕氫燃燒﹕發(fā)生于溫度T ≧7×10^6K的條件下﹐是四個(gè)氫核聚變為氦核的過(guò)程﹔氦燃燒﹕發(fā)生于T ≧10^8K的條件下﹐是由氦核聚變?yōu)樘己?12^C和氧核(16^O))等的過(guò)程﹔α過(guò)程﹕α粒子與Ne相繼反應(yīng)生成Mg﹑Si﹑S﹑Ar等的過(guò)程﹔e過(guò)程﹐即所謂的平衡過(guò)程﹕發(fā)生在溫度和密度都很高的條件下o元素豐度曲線上的鐵峰元素(V﹑Cr﹑Mn﹑Fe﹑Co﹑Ni等)通過(guò)這個(gè)過(guò)程生成﹔s過(guò)程﹐即慢中子俘獲過(guò)程﹔r過(guò)程﹐即快中子俘獲過(guò)程﹕比鐵峰元素更重的元素可能通過(guò)r或s過(guò)程生成﹔p 過(guò)程﹐即質(zhì)子俘獲過(guò)程﹕一些低豐度的富質(zhì)子同位素可能通過(guò)這個(gè)過(guò)程生成﹔x過(guò)程﹕生成D﹑Li﹑Be﹑B等低豐度輕元素的過(guò)程。

影響

BFH理論發(fā)表后﹐不斷得到原子核物理學(xué)﹑天體物理學(xué)和宇宙化學(xué)方面的新成就的補(bǔ)充和修正。其主要進(jìn)展有﹕提出了一些新的過(guò)程﹐如碳燃燒﹑氧燃燒和硅燃燒等﹐碳燃燒﹑氧燃燒和硅燃燒分別發(fā)生在T ≧6×10^8K﹑T ≧10^9K和T >3×10^9K或4×10^9K的條件下。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)﹐爆發(fā)性碳燃燒可以說(shuō)明Ne到Si的觀測(cè)豐度﹐爆發(fā)性氧燃燒可以說(shuō)明Si到Ca的觀測(cè)豐度﹐準(zhǔn)平衡的硅燃燒可以說(shuō)明鐵峰元素的觀測(cè)豐度。在許多天體上﹐氦豐度相當(dāng)大﹐按質(zhì)量計(jì)約為30%﹐用恒星內(nèi)部的核反應(yīng)理論不能說(shuō)明這個(gè)事實(shí)。大爆炸宇宙學(xué)認(rèn)為宇宙曾經(jīng)有過(guò)一段從熱到冷的演化史。宇宙早期溫度很高﹐生成氦的效率也高﹐從而造成氦的高豐度。Li﹑Be﹑B等輕元素的觀測(cè)豐度﹐可以用宇宙線粒子與星際空間的C﹑N﹑O﹑Ne等原子核碰撞而使后者碎裂來(lái)說(shuō)明。

參考書(shū)目

E.M.Burbidge et al.﹐Rev. Mod. Phys.﹐Vol.29﹐p.547﹐1957.

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