最重的元素，能有多重？在元素周期表中，铁之上的元素被认为是在宇宙中的一些剧烈爆炸事件中产生的，比如中子星并合，或者是超新星爆发等。现在，一项新发表于《科学》杂志的研究表明，裂变可能在重元素产生过程中，起到了作用。

元素的形成

我们今天所知道的元素并不是一直都存在的。在大爆炸之后，宇宙产生了第一批的化学元素，它们是氢和氦，以及少量的锂。在大爆炸的几亿年后形成的第一批恒星，都是由这三种轻元素构成的。自那之后，恒星便成为了元素的工厂，不断地产生越来越重的元素，比如碳、氧、铁。

宇宙中最重的那些元素，是由所谓的r过程（即快中子俘获过程）创造出来的。在这个过程中，原子核会迅速地吸收中子，然后经历放射性衰变，从而产生新的元素。

我们可以想象这样一个画面：一个原子核漂浮在中子汤中，突然，一堆中子在很短的时间内（通常不到一秒）聚集在了这个原子核上，然后在经历一些内部的中子与质子的变化后，产生了如金、铂、铀等重元素。

对于这样一个具有大量中子快速增长的过程，需要大量的能量和大量的中子才能实现。因此，r过程常发生在中子星并合，以及某些类型的超新星等富含中子的环境中。

通过r过程，两颗中子星并合会创造出元素周期表上的较重元素。（图/Los Alamos National Laboratory (Matthew Mumpower)）

尽管科学家对于r过程的工作原理已经有了大致的了解，但对于产生比铀重的元素的r过程仍知之甚少。而且由于r过程的发生条件非常极端，因此也无法对此进行实验室研究。

一直以来，科学家还尚不清楚宇宙中有多少种不同的来源可以产生r过程，也不知道r过程如何结束，亦无法回答诸如“究竟可以添加多少个中子”这样的问题。

所以，在新的研究中，研究人员决定分析一些已经过充分研究的古老恒星中可以通过裂变产生的元素，来看看是否可以找到其中一些问题的线索。

裂变的证据

研究人员对银河系中的42颗非常古老的恒星中的各种元素数据进行重新梳理和检查。在这些恒星中，包含在更早期的恒星的r过程中形成的重元素。

通过对这些恒星中发现的每种重元素的数量进行更广泛的观察，他们发现，在这些恒星中，轻精密金属（如银）和稀土核（如铕）之间存在相关性，当其中一组元素增加时，另一组中相应的元素也会呈正相关性增加。

在不同的恒星中出现这种现象的唯一合理解释是，在重元素的形成过程中，存在一个一致的过程。研究人员在测试了所有的可能性后，认为裂变是唯一能够重现这一趋势的解释。

新的研究结果表明，一些r过程事件可以产生比铀重的元素，然后它们会衰变成在恒星中观测到的元素。换句话说，我们元素周期表中段的一些元素，比如银和铑，很可能是一些重元素裂变的残余。这项研究还表明，r过程可以产生裂变前原子质量（质子数+中子数）至少为260的元素。‍

这项研究的发现有着深远的意义，它是宇宙中存在裂变的第一个证据，大大加深了我们对恒星中元素形成的理解。

#创作团队：

撰文：不二北斗

排版：雯雯

#参考来源：

https://news.ncsu.edu/2023/12/ancient-stars-made-extraordinarily-heavy-elements/

https://www.eurekalert.org/news-releases/1010532

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf1341

#图片来源：

封面图&首图： Los Alamos National Laboratory (Matthew Mumpower)