闡明宇宙中各種元素及其同位素的形成過程的學說。元素的豐度曲線是相當複雜而又有一定規律的。元素及其同位素的分布規律﹐一方面反映原子核結構的規律性﹐另一方面與元素的起源和演化史及熵密切相關。關於元素的起源或合成的任何一種假說﹐都必須解釋這一分布的規律性。
基本介紹
- 中文名：元素合成理論
- 外文名：theory of nucleosynthesis
- 提出人：曲欽岳
- 定義：各元素及同位素的形成過程的學說
- 參考書籍：E.M.Burbidge et al
- 涉及概念：豐度曲線等
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元素合成理論
簡介
【中文詞條】元素合成理論
【外文詞條】theory of nucleosynthesis
【作??者】曲欽岳
內容介紹
早期提出的假說有﹕平衡過程假說﹑中子俘獲假說﹑聚中子裂變假說等。它們都試圖用單一過程解釋全部元素的成因﹐結果是顧此失彼﹐難以自圓其說。1957年﹐伯比奇夫婦﹑福勒﹑霍伊爾等人提出了元素在恆星內合成的假說,通常簡稱為B^2FH理論。他們摒棄了全部元素都是通過單一過程一次形成的想法﹐提出了與恆星不同演化階段相應的八個形成過程﹐認為所有的元素及其同位素都是由氫通過發生在恆星上的八個過程逐步合成的。它們合成後﹐由恆星拋射到宇宙空間﹐形成了我們所觀測到的元素的豐度分布。BFH理論提出的八個過程是﹕氫燃燒﹕發生於溫度T ≧7×10^6K的條件下﹐是四個氫核聚變為氦核的過程﹔氦燃燒﹕發生於T ≧10^8K的條件下﹐是由氦核聚變為碳核(12^C和氧核(16^O))等的過程﹔α過程﹕α粒子與Ne相繼反應生成Mg﹑Si﹑S﹑Ar等的過程﹔e過程﹐即所謂的平衡過程﹕發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)通過這個過程生成﹔s過程﹐即慢中子俘獲過程﹔r過程﹐即快中子俘獲過程﹕比鐵峰元素更重的元素可能通過r或s過程生成﹔p 過程﹐即質子俘獲過程﹕一些低豐度的富質子同位素可能通過這個過程生成﹔x過程﹕生成D﹑Li﹑Be﹑B等低豐度輕元素的過程。
相關
影響
BFH理論發表後﹐不斷得到原子核物理學﹑天體物理學和宇宙化學方面的新成就的補充和修正。其主要進展有﹕提出了一些新的過程﹐如碳燃燒﹑氧燃燒和矽燃燒等﹐碳燃燒﹑氧燃燒和矽燃燒分別發生在T ≧6×10^8K﹑T ≧10^9K和T >3×10^9K或4×10^9K的條件下。近年來的研究發現﹐爆發性碳燃燒可以說明Ne到Si的觀測豐度﹐爆發性氧燃燒可以說明Si到Ca的觀測豐度﹐準平衡的矽燃燒可以說明鐵峰元素的觀測豐度。在許多天體上﹐氦豐度相當大﹐按質量計約為30%﹐用恆星內部的核反應理論不能說明這個事實。大爆炸宇宙學認為宇宙曾經有過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等原子核碰撞而使後者碎裂來說明。
參考書目
E.M.Burbidge et al.﹐Rev. Mod. Phys.﹐Vol.29﹐p.547﹐1957.
