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不可思議~宇宙中竟然到處充滿了原子彈~

2021年03月22日 22:48 PDF版 分享轉發
新研究發現,宇宙中竟然存在著天然的核裂變,就像原子彈爆炸的機制。(示意圖:Pixabay)
新研究發現,中竟然存在著天然的核裂變,就像爆炸的機制。(示意圖:Pixabay)

【希望之聲2021年3月22日】(編輯:何梓涵)原子彈是利用鈾和鈈等較容易裂變的重原子核在核裂變瞬間發出巨大能量的原理而發生爆炸的,具有超強的破壞力和殺傷力,是世界各國爭相開發的核武器。令人意想不到的是,我們的宇宙中到處都充滿了原子彈。

早前,科學家已經發現,宇宙內所有的燃燒過程,其實是一種反應。核聚變是兩個較輕的核結合釋放大量能量的過程,而核裂變則是較重的原子核分裂釋放大量能量的過程,就像原子彈爆炸的機制。

最近兩位科學家提出一種新的理論:宇宙中的恆星內不僅存在天然的核聚變反應,也同樣存在著核裂變反應,這種核裂變反應還可能觸發整顆恆星發生Ia型超新星爆發。當恆星壽命耗盡的時候,有的變成黑洞,有的變成中子星,有的變成。其中白矮星可能還會「再死」一次,發生Ia型超新星爆發。這種超新星發出的亮度很穩定,被科學家當作宇宙中的「標準燭光」,用於測量宇宙膨脹的速率。

美國印第安納大學的物理學教授霍洛維茲(Charles Horowitz)和伊利諾伊州立大學的物理學助理教授卡普蘭(Matt Caplan)共同完成的研究認為,白矮星上可能有一種名為鈾雪花(uranium snowflakes)的放射物質晶體會引發一系列的核爆炸。當恆星變成白矮星大約1億年後,白矮星冷卻到足夠的程度,讓裏面的錒系元素,即鈾同類的元素冷卻結晶。

「這些晶體純度很低,可能會含有鉛、釷等雜質,甚至可能只有一半的錒系元素,另一半是輕元素。」卡普蘭向Vice傳媒解釋他們的新研究。 在幾秒鐘之內,白矮星內這些怪異的晶體可以膨脹到沙粒的大小。因為鈾具有放射性且不穩定,某個原子核可能會向其最近的鄰居射出三個中子,從而引發一系列核裂變的連鎖反應,類似原子彈爆炸的機制。

這種情況下,由此帶來的熱量和能量將導致輕一些的元素,例如碳和氧發生核聚變反應,使得白矮星變成一顆核聚變炸彈。這意味著小型核彈可能在整個太空中引發更大的核彈。 兩位研究者表示,「一旦有足夠的能量燃燒恆星內所有的碳和氧,接下來就像引燃了整個炸藥桶,一個超新星爆炸發生了,將徹底摧毀這顆恆星」。換句話說,他們認為只需要單個鈾原子核的衰變,就有可能引發一場超新星爆發。

他們表示目前只是提出了這樣的理論,希望接下來,同行把這樣的假設置於各種電腦模型嘗試,進一步研究這些鈾裂變的熱量是否足以引發核聚變反應。《物理評論快報》(Physical Review Letters)2月23日接受了他們的研究,將安排發表。預印網arXiv已於3月3日發表了這份研究

無論如何,這標志著人類對恆星生命周期的理解又向前邁出了有意義的一步。

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