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都在超新星爆发中形成为什么铁那么多黄金那么少?

装饰通讯 2024-12-14 0

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黄金是怎么来的?

实在这得从元素提及,由于黄金并不能凭空产生,它须要有一个过程,而末了还必须来一个涅磐重生的的经历,下面大略来说说黄金是怎么来的!

元素之间区分的标准是什么?

在理解黄金来历之前,我们先来区分下什么才是元素区分的标准!
道尔顿曾经认为原子是物质不可分割的最小单位,但后来汤姆逊创造了电子,因此提出了原子的葡萄干布丁模型!
1909年卢瑟福在验证汤姆逊的原子模型时却创造α粒子大都穿过了金箔,只有极少数α粒子被反射回来,还有部分偏离,因此创造了巨大的原子内部有一个小小的原子核存在!
因此提出了卢瑟福的原子模型。

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到了1917年卢瑟福做实验时候创造用α粒子撞击氮原子核能崩出氢原子核,因此卢瑟福认为氢原子核是氮原子核的根本材料,得以创造质子的存在!
质子创造后,由于原子量和原子序号的差异,卢瑟福预测有一种中性粒子存在,1932年卢瑟福的学生查德威克创造了中子!

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(图片来自网络侵删)

这元素周期表不错,还有各层电子数

元素的三大组成:质子、中子和电子都已经齐备了,质子数决定了原子序号,质子和中子则决定了原子量,而电子则能在很大程度上决定它的化学属性,因此我们就知道了各种元素不过是这些质料搭积木一样构成了不同的元素,从元素周期表上就可以看出各种元素的差异!

这个积木是如何搭建起来的?

将质子中子凑一起不就可以了么?实在这很难,由于宇宙大爆炸出身丰度最高的是氢元素,因此物质大都是从氢元素开始蜕变的,但氢元素中最多的元素比如氕和氕一起聚变时却不是变成氦,而是氘,由于一个质子会转换成中子,而这个过程却要接管能量,因此当爱丁顿提出太阳上最初核聚变的这个方案后,却遭遇了太阳温度不敷的问题,后来伽莫夫推导出了能够库仑障壁的量子力学公式时,太阳的发光才明证言顺。

质子-质子链反应

然后物质的出身就进入了快车道,由于条件都具备了,高温和高压让质子之间打破了库伦斥力达到了强浸染力的范围,与质子结合,或者与中子与质子的组合结合,形成了更重的元素!
以下便是元素出身的大致顺序,当然并非这么大略,但大致上是朝着这个方向提高的!

氦-4 → 铍-8 → 碳-12 → 氧-16 → 氖-20 → 镁-24 → 硅–28 → 硫–32 → 氩–36 → 钙–40 → 钛–44 → 铬–48 → 铁–52 → 镍–56

质子聚变的终点是铁,当然上文说是镍,但镍56会衰变会铁52,因此说铁是终极聚变元素并没有错。

慢中子捕获(S过程)

元素从序号一级级往上爬,也不但是质子聚变这一条路,它还可以通过中子捕获完成,中子被原子核捕获多了后非常不稳定,个中会有中子衰变,开释出一个反中微子和电子后变为质子,元素序号+1,变成更重的元素,当然这会在红巨星内部发生,而且这个过程一贯会持续发生,不过这个效率却非常慢,但好在是大部分低质量的红巨星阶段也够久,因此它贡献的比铁重的元素约占全体恒星生涯中重元素的一半!

中子捕获过程

快中子捕获(R过程)

实在快中子捕获过程和慢中子一样,唯一的不同它只发生在超新星爆发的超强中子流中,而且它须要铁核作为基底元素,这个过程不过数秒,但产生了另一半重元素!

快中子捕获天生黄金

铁往后的元素都是这种中子捕获的办法出身的,所谓的不同便是超新星爆发过程中韶光并不敷以出身足够多的重元素,比如铀元素比例就极低,当然黄金这类重元素的比例也极低!
但仍旧会有,由于R过程快速捕获中子再衰变过程是不可预测的,只要韶光足够,它可以天生任何稳定元素,只要有足够的中子和足够的韶光,但越重的元素显然须要的韶光会更久,可惜超新星韶光显然不不太够!

超新星和中子星合并天生黄金

还有另一种天生黄金的路子,那便是中子星合并时的快中子捕获过程,显然中子星合并时会有强大的潮汐引力涌现,导致这两颗中子星会形成一个长长的尾巴,而且碰撞过程中也会喷射大量的中子星物质,这些弥漫的中子星物质是不稳定的,超重中子质子组成的重核(两者比例10:1)的中子会衰变,至于衰变成什么元素只有鬼知道,凑巧那一堆组合衰变到哪个稳定了那便是哪个!
不过金和铂元素的比例要比超新星赶过N个数量级!

如果超新星能形成月球大小的黄金的话,那么中子星合并能形成木星一样大的黄金!

黄金的优秀性能

金的首饰代价就不说了哈,这个大家都知道!
黄金的化学性能和导电性能十分优秀,以是稳定性哀求极高的场合,黄金是少不了的,比如当代IT家傍边的CPU和IC中的黄金含量可是不少的,还有各种接插件的镀金层,比如你家里用的水晶头和RJ45模块,除非是假冒货,必定有镀金层,如果没有黄金,估计当代IT设备的性能要低落多少个数量级!

黄金的化学稳定性稳定,因此它很难在各种酸性溶液中被溶解,除了王水!
这是它作为首饰一个主要缘故原由,另一个大家也知道,黄金这种罕有金属曾经成了为美元背书的金本位,当然布雷顿森体系崩溃后美元不再和黄金挂钩,以是现在的美元印疯了也没人管,只要美国政府以停摆为威胁,让美联储超发即可!
但买单的却是全天下公民哈,各位你们都为美国做贡献了,美国公民感谢你!

当然铁也很主要,全天下能没有黄金,但真不能没铁,没有黄金,我们的IT家当完了,首饰家当完了,电气化家当影响一大半.......但没了铁,估计大家出行要靠马车了,住屋子得木构造啦,跨洋过海要靠帆船啦.......

但很明显,我们不会在家里储备铁,更不会在脖子上挂上铁链,由于它不是拿来装饰的!

黄金有可能比铁多吗?

恒星内核终极形成的元素是铁,因此宇宙中元素是铁含量最高?但实在并不是,由于有几个缘故原由,其一是红矮星和黄矮星无法演化到到铁元素,其二是是能演化到铁元素的恒星只有内核是铁元素,而且内核只占整颗恒星一部分,而洋葱构造的恒星,各个部分占比远比内核的铁核要大!

恒星内核构造示意图

以是当代宇宙发展上预言的理论元素终极是铁(重元素会衰变),在当代宇宙发展阶段铁元素仅仅排名第六名而已,当然黄金就不知道排到第几名去了!
那么为什么又说中子星合并能产生木星大的黄金么?

铁元素排第六名

但很可惜中子星合并的机会是很少的,只管LIGO和VIRGO创造的引力波中中子星合并比例挺高,但事实上超新星创造的频率则更高,以是总的来说,中子星合并还是由于机会太少,以是地球上黄金才那么罕有!

地壳中元素的丰度

地壳中元素比例中看起来像黄金与铂金这些元素也不少,但请把稳左边的坐标是指数级低落的,以是黄金在地壳中的含量大约只有6×10^-4 ppm,而铁则是0.11%,两者不知道差了多少个数量级!
但纵然如此黄金也有60万亿吨,但很可惜在根本无法开采的地球深处,比如前苏联科拉深钻孔在10千米的位置就创造了黄金含量很高的地层,但人类极限开采的南非姆波尼格金矿也不过4000米旁边,以是对付这样的宝藏,只能垂涎三尺!

黄金永久都不可能比铁多,但钻石可能会超级多!

黄金的形成都是在超新星爆发和中子星合并这种天文级别的能量开释事宜中发生的,以是它的初始状态始终都是弥散而且和其他元素殽杂的,因此宇宙中可能存在黄金星,但有可能存在黄金比例比较高的星星,比如中子星爆炸后的尘埃云坍缩的天体,如果可能的话,这些天体重元素比例极高,贵金属比例就爽的不要不要了!

而钻石星则是有成因的,由于一些质量比较小的恒星,比如太阳它未来的终极的归属是碳氧白矮星,由于氧燃烧须要更高的温度,因此到碳氧内核后再无法连续燃烧,强大引力压缩下会坍缩成电子简并力支撑的碳氧白矮星,因此在这种白矮星上碳的比例是极高的,有人将其称为钻石星,但这中简并力支撑的碳单质并不能形成钻石,大概要让大家失落望了,那么就叫碳星吧,可惜大家只对钻石感兴趣,谁喜好黑不溜秋的碳呢!

巨蟹座55e

听说真正的钻石星是巨蟹座55e,这颗环绕着类日恒星巨蟹座55A的系生手星大小和海王星差不多,它可能是迄今为止创造的最大固态行星,起先天文学家认为可能是一颗海洋星,但经由反复不雅观测后认为可能是一颗含碳量极高的行星,因此天文学家预测其内部肯定形成了大量的钻石,由于这个压力足够高!

不过各位不必狂喜,一来巨蟹座55e很远,大约超过40光年,二来人类已经可以工业化生产钻石,以是现在去买钻石来保值的朋友可得掂量掂量,当然土豪不在此列!

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