- 宇宙之美
- (法)雅克·保羅 (法)讓-呂克·羅貝爾-艾斯爾
- 596字
- 2025-03-10 18:53:43
氘
原初核合成階段結束時,宇宙中存在的原子核約92%為氫,8%為氦,以及其他一些輕核,如氘。20世紀40年代初,氘成為生產重水的關鍵,而重水在第二次世界大戰中扮演了重要角色。
原初核合成在不到20分鐘內改變了重子的世界。原初核合成之初僅有質子(氫核)和自由中子,結束后氫仍占極大比例(原子核數占比92%),但部分讓位給氦-4(原子核數占比8%,質量占比25%)。可觀測宇宙中幾乎各處均可測得這一比例的氦,如僅憑恒星內部發生(核)反應生成氦這一原因,似乎難以解釋這個現象,故這足以成為宇宙經歷過致密高溫階段的有力證據……
原初核合成還留下了少量氘。氘是一種穩定的核素,由一個質子和一個中子構成,質量是氫的兩倍,但因其僅有一個質子,故而化學性質與氫相同,易與氧結合,形成“重水”。重水與普通水相比,氘取代了氫,質量更大,由此得名“重水”。重水可作為核反應堆的中子慢化劑,20世紀40年代初時,德國納粹多有覬覦之心,妄圖將之用于核子研究。
原初核合成結束時,氘的豐度主要取決于宇宙中重子(即常規物質)的總密度。但氘是一種脆弱的元素,其不穩定性甚至延緩了氦的初始合成。氘在恒星內部已被破壞,因而豐度難以測量。
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大型氫氣泡,由哈勃空間望遠鏡于1999年拍攝得。該氫氣泡位于人馬座中五千光年之外的M17星云核心處。在附近大質量恒星產生的紫外線照射下,星際氣體中封存了一定比例大爆炸幾分鐘后產生的氘。
大爆炸后20分鐘
-138億年