宇宙中的氢是从哪里来的?

土匪22


氢是这个宇宙中最简单的元素,它由一个质子和一个电子构成。原子量为1.00794u(u为统一原子质量单位,1u为碳原子质量的十二分之一)。它是宇宙中最为常见的元素,占重子数量的75%。它有三种同位素,分别是:氕、氘和氚。氕的丰度为99.9885%。其他两种较为稀有。


图:氢原子

氢原子是恒星的主要燃料,它在恒星中发生核聚变反应,生成了其他的重元素,并在这个过程中降低质量,转换成能量释放出来。

那么,氢又是从何而来呢?

在138亿年前,一个“奇点”突然发生了“爆炸”,为什么爆炸,目前所有的理论都无法解释。目前,科学只能了解普朗克时间以后的事情。



10∧−36秒开始发生了暴涨,暴涨大约只持续到10∧−33~10∧−32秒之间。暴胀结束后,宇宙继续膨胀,但速度就低得多了。这时宇宙中的物质包括了夸克-胶子等离子体和其他的基本粒子。此时的宇宙非常的炙热,所有的粒子都在以接近光速的速度运动着。

此时的物质和反物质数量是相等的,但是,某一种破坏这种平衡的的反应出现,它使得物质的数量超过了反物质的数量,超过的数量大约只有3000万分之一。

宇宙诞生10∧-6秒之后,夸克和胶子开始结合成质子(反质子)和中子(反中子)。此时的温度已经不足以形成质子~反质子对、中子和反中子对,物质和反物质之间发生湮灭,最后只剩下了大约十亿分之一的物质。

宇宙诞生1秒以后,电子和正电子也经历了这一切,湮灭反应后,只剩下了电子。

大约在宇宙大爆炸后的第三分钟,随着宇宙的进一步膨胀,温度降低到大约10多亿度,物质密度大约降低到海面大气的密度。一小部分质子和中子开始结合形成了氘(氢的同位素),其他的质子形成了氢,氢进一步的聚变形成了氦,并且还生成了极微量的锂和铍。这个过程大约进行了17分钟,即宇宙诞生的第20分钟。这就是太初核融合。



随着宇宙的膨胀并冷却,核融合就停止了下来,也幸好宇宙能够以极高速进行膨胀,晚一点这个宇宙的核融合就可能进行到后面的较重元素,这样的宇宙就不大可能会诞生出生命来了。


分享到:


相關文章: