2022世界杯预选赛赛程抽签(www.9cx.net):宇宙14�蛉绻�重元素是氢元素合成的,那最初的氢元素是怎么来的?

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在说今天的内容之前,我们先思量这样一个问题,若是给一坨水不停的加热会怎么样?先被汽化,然后呢?水分子的化学键会被打破,酿成氧原子和氢原子,那继续加热呢?

氧原子和氢原子中的电子会由于获得了足够的动能脱离原子核的约束,酿成自由电子,这时就会剩下一个带正电的原子核。

氢的原子核就是一个质子,而氧的原子核是一个由8个质子和8其中子组成的约束结构,那么有没有可能把它们也拆解开呢?

有!继续加热,或者说继续提供能量,当提供的能量大于原子核的连系能时,原子核就会被剖析为单个质子和中子,固然电离原子核的能量一样平常是电离原子、分子能量的数百万倍。这是由于约束原子核的强力要比电磁力大得多。

那么此时一坨水就会由于能量的不停增添,酿成自由质子、自由中子和电子组成的等离子体。

由于万物都是由这三种粒子组成的,以是不管啥器械,只要给他足够的能量,都能将它电离成这三种自由粒子。那么人也一样,你也可以把一小我私人电离成质子、中子和电子。

好,那么有了以上的知识,我们就把眼光放回整个宇宙。上节课我们说了,根据宇宙膨胀的反推,宇宙在已往的时刻,物质和辐射的密度会更高,除此之外辐射的波长还会更短,总的来说,辐射能量密度的增添,要比物质能量密度的增添要快。

好比说,当宇宙的体积只有今天的10%的时刻,物质的密度会比今天高1000倍,辐射的密度也比今天要高1000倍,但由于辐射的波长又比今天短了10倍,以是总的来说辐射的能量密度会比今天高10000倍。

可以看出来,越是早期的宇宙,它的体积越小、密度越高、温度越高,辐射能量在其中占主导职位。

以是伽莫夫就想,在早期的宇宙一定有一个时刻,是不能形成中性原子的,由于光子的能量会电离任何中性原子,此时的宇宙就是一个由原子核、电子、辐射粒子组成的等离子体。

同样的,只要温度足够高,到达几十亿摄氏度,那么原子核也不能稳固的存在,它也会被电离为质子和中子。

若是宇宙的温度继续升高,到达几百亿摄氏度,那么此时的宇宙不仅仅有质子、中子和电子了,两个光子相撞以后就会降生“粒子和反粒子对”。以是这时的宇宙中就会泛起反质子、反中子和正电子。

由于正反粒子电荷差异,以是两个正反粒子对会相互湮灭掉酿成两个光子,两个光子相撞以后又会泛起两个正反粒子对,若是宇宙一直处在这种高能量水平的话,那么宇宙就会一直保持正反粒子对不停的创生,然后不停的湮灭。一直重复这种无聊的历程,固然我们看到的天下也就不会降生了。

然则我们的宇宙一直在膨胀,一直在冷却,而且早期膨胀的还异常快,以是宇宙冷却得也快,约莫1秒以后,宇宙的温度就会下降到100亿摄氏度左右,在这个温度下,两个光子相撞以后就不能降生正反粒子对了。

但之前发生的正反粒子对依旧可以湮灭成两个光子,按理来说,我们以为正反粒子对的数目应该是对称的,那么正反粒子湮灭以后宇宙中应该不会存在任何物质了,只会留下大量的光子,和少量幸存的质子、反质子、中子、反中子、电子和正电子,固然另有一些正反中微子。

这些粒子能够幸存下来,是由于它们还来不及湮灭,就被膨胀的空间拉到了很远的距离,相互见不着对方了,以是才没有湮灭,但可以一定的是,幸存的这些粒子,不足以组成任何物质结构,也就是说,按我们现在的明白,宇宙中不应该存在任何恒星、星系、星系团之类的结构,应该是啥也没有。

但真实的情形很显著,宇宙中不仅有你另有我,而且我们都是正粒子组成的,这说明反粒子昔时被湮灭完了,还剩下了约莫1/10亿的正粒子,组成了我们今天的物质结构。

这意味着昔时正反粒子数目并纰谬称,这是我们今天所不能明白的,关于这个问题我们后面在说道反物质的时刻会详细地说,这里就暂时略过,我们接着说,剩下的正物质厥后都发生了啥事。

虽然剩下的物质不多,但对我们来说异常主要,这些质子、中子和电子都是组成你和我的要害原质料。

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在正反物质湮灭以后,留下的质子和中子暂时还不能连系在一起,由于温度另有点高,但这时质子和中子之间还发生着其他的反映。

好比说,一个质子和电子撞在了一起就会酿成中子和中微子,固然一其中子和中微子撞在了一起,反过来就会酿成质子和电子。

也就是质子和中子这时可以相互转化,以是我们以为在很短的时间内,也就约莫1/3秒吧,质子和中子的数目是相等的,固然这个时刻的宇宙也有和质子数目相等的电子,由于它们必须保证整个宇宙是电中性的。

固然质子和中子的相互转化并不能连续很长时间,由于宇宙在不停的冷却,最先住手的反映是,质子到中子的转变,由于中子的质量比质子的质量多了0.138%。

以是质子想要酿成中子它需要更多的能量,而中子酿成质子就要容易得多了,以是在宇宙降生后的3秒钟,质子和中子的数目就纰谬称了,从适才的各占一半,酿成了现在的85:15,质子比中子多了6倍。

那么此时宇宙降生已经由去了3秒钟,你可能会问:这时的质子能不能和中子连系在一起,形成最轻的原子核,氘核呢?

能,然则它们连系的速率远不如光子把它们炸开的速率,以是说温度照样太高,而且另有一个缘故原由稀奇主要,此时宇宙中光子的数目约莫是质子数目的10亿倍。

这意味着纵然光子的平均能量已经低于氘核的连系能了,氘核也不能稳固的存在,以是还需要耐心的守候,守候宇宙继续膨胀,继续降温。

但问题是,质子可以等,但中子等不了啊,由于自由中子不稳固,它的半衰期约莫为15分钟,在守候的历程中,有些中子就不耐性了,它就会经由β衰变,释放出一个电子和反电子中微子,酿成一个质子。

那么等宇宙降生以后的3分钟,此时的温度就降到了约莫800万摄氏度,氘核终于可以稳固的存了,但此时宇宙中的质子和中子比酿成了88:12。

在这之后大爆炸核合成终于最先了,一个质子和中子会迅速的连系在一起形成氘核,这样的反映异常快,氘核可以和一个质子连系,形成氦-3,和一其中子连系就形成氚核。经由以上的反映数目原本就不多的中子很快就被用完了。

但这时的反映并不会住手,由于氦-3和氚核会继续和一个氘核连系在一起,变为稳固的氦-4,而且释放出一个质子和中子。

这样稳固的氦-4就在宇宙降生之后不到4分钟的时间里就大量的形成了,这就注释了为什么那时人们考察到宇宙中存在大量的氦-4,仅仅通过恒星反映是不能能存在这么多氦-4的。

那为什么宇宙中的比氦-4更重的元素却少得可怜呢?由于大爆炸时代的核合成在举行到氦-4以后,基本就住手了。

你看,当你给一个氦4内里加一个质子的时刻,就会酿成锂5,加一其中子就会酿成氦5,然则这两种元素都不稳固,在10∧-21秒,一个极短的时间内就会衰变回氦4。这条路走不通。

当你让两个氦4连系在一起,形成铍8的时刻,你还来不及再给一个铍8加入一个质子,或者是中子,或者是在再加一个氦核,它就会在10^-16秒,衰变回氦4。

以是大爆炸核反映就这样住手了,主要的缘故原由是,宇宙降温太快,4分钟以后,不管是温度、照样密度,都不足以支持核反映继续往下举行了。

最终,我们的宇宙就会留下75%的氢核,25%的氦核,这是根据质量盘算的比例,若是按数目说的话,就是92%的氢核,8%的氦核。这就是为什么宇宙中充满了氢气和氦气,其他元素的含量还不到1%。

纵然是恒星烧了这么多年,依然改变不了宇宙主要的组成因素,由于从一最先我们的宇宙就是从氢和氦最先的。

以上的推演历程就是伽莫夫对于大爆炸核合成的预言, 这个预言已经获得了观察的证实,丈量的历程大致是这样的,我们在宇宙中看得越远,就意味着我们看到的宇宙越古老。

固然我们就能在早期的宇宙中找到那些还没有来得及形成恒星,或者是还没有被恒星污染的原始气体云,若是现在有一个类星体发出的光,正好经由了这个原始气体云,我们现在剖析类星体光谱中的吸收线,就能够知道原始气体云中的因素了。

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     发布于 2021-09-15 00:07:22  回复
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       发布于 2021-09-16 11:08:06  回复
    •    从CPI、PPI数据来看,6月CPI同比上涨1.1%,PPI同比上涨8.8%,铰剪差持平于上月的7.7%,为有数据以来的新高,PPI顶端基本确认,CPI将延续温顺上涨;此外,6月钱币、信贷、社融的周全超预期增进,体现了金融对实体经济支持力度加大。居然更新了!

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