惊奇:宇宙中最常见的第三个元素不是你所想的那个

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惊奇:宇宙中最常见的第三个元素不是你所想的那个

最显著的一个存在的事实是,我们曾经接触过、看到过或相互作用过的每一种物质都是由同样的两样东西组成的:带正电荷的原子核和带负电荷的电子。这些原子相互作用的方式-它们相互推拉、结合在一起、吸引和排斥,以及创造新的、稳定的分子、离子和电子能态的方式-实际上对我们周围的整个世界都有效。

尽管是这些原子的量子和电磁性及它们的成分使我们的宇宙以我们观察到的特性而存在,但最重要的是要认识到,宇宙初始形成时并没有能创造我们现在所知的世界的必要成分。恰恰相反,宇宙初始时几乎没有这些成分。

图片来源:美国航天局/钱德拉X射线中心/M.韦斯

你看,为了实现这些不同的键结构,为了构建构成我们所感知的一切的基石的复杂分子,我们需要各种各样的原子。请注意,不仅是需要大量的原子,而且原子在类型上表现出巨大的多样性,这意味着原子中存在着质子数量不同的原子核:正是这样产生了不同的元素。

我们的身体本身需要碳、氮、氧、磷、钙和铁等元素。我们地球的地壳本身需要硅和许多其他重元素,而地球的核心-为了产生所有的热量-需要的元素是一直沿着周期表到我们发现的最重的自然存在元素:钍、镭、铀,甚至微量钚。

图片来源:维基共享用户查理斯C

但回到宇宙的早期阶段,在人类出现之前,在生命出现之前,在太阳系出现之前,在岩石行星,甚至在第一颗恒星出现之前,我们所拥有的只是一片由质子、中子和电子组成的热电离海。没有元素,没有原子,也没有原子核:宇宙太热了。是因为宇宙膨胀和冷却,我们才能够形成稳定的物质。

但时光流逝,我们做到了。第一个核融合在一起,没有立即被炸开,产生氢及其同位素,氦及同位素,以及微量的锂和铍,后者会放射性衰变为锂。这就是我们开始研究的宇宙:一个以原子核数计算的宇宙,大约92%的氢,8%的氦和0.00000001%的锂。按质量计算,大约是75-76%的氢,24-25%的氦和0.00000007%的锂。几乎所有都是氢和氦,不管你怎么切分。

图片来源:美国航天局/威尔金森微波各向异性探测器科学团队

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