宇宙中有多少种元素?元素是怎么形成的?各元素在什么条件下可相互转换?

如题所述

自然界中的化学元素有不到100种(目前认为),核素有300多种,1934年以后人工又合成了2400多种核素,理论上如果没有放射性衰变,质子和种子总共可以有8000多种组合方式,也就是有8000多种核素。它们可能存在于超新星的余晖中。

宇宙大爆炸之初,合成了氢核和氦核,还有少量锂核。氢核通过核聚变最终成为铁核,宇宙会慢慢向重元素转化,但是并不会终结于最重的元素。这是因为其间有一个非常特殊的元素——铁元素的存在。

核聚变将轻元素转化为重元素的过程中释放能量发光放热,其中氢元素聚变时释放出的能量最多,随着原子质量的增加,聚变效率越来越小,而铁元素是一个临界点,铁元素聚变时,需要的能量与释放的能量相等,而铁元素以后的重元素聚变时反而要吸收能量,这样一来恒星就会逐渐走向灭亡了。

重元素衰变刚好相反,要放能量,元素越重,放出能量越多,而铁又是一个临界点。所以无论是聚变还是裂变,其趋向都是铁元素,铁在元素周期表中处在一个非常特殊的位置。

但质子和中子在游离状态中同样会受到强核力作用聚合在一起形成更重的核。重核又会在α衰变和β衰变中分解较小的核,所以最重的核反而是最不稳定的。甚至在地球上,92号之后的天然元素几乎都灭绝了。

高能状态下轻元素的核可以聚变成重元素,如4个氢核聚变成1个氦核,3个氦核聚变成1个碳核等。但这个聚变其实不是简单的碰撞融合,而是有一系列复杂的过程,所以核聚变的条件是很苛刻的。超新星爆发时的巨大能量使几乎所有的元素在一瞬间合成。重元素可以衰变成轻核,如铀核吸收1个中子后衰变成1个钡核和1个氪核。
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第1个回答  2009-01-15
先看看官方理论:
宇宙论标准模型所描绘出的宇宙的历史如下:

当时间为0时开始产生大爆炸-揭开宇宙的序幕。

第一阶段(维持了100秒) (** 表示次方 t-时间 k-k式温度 sec-秒 )
t-10**-43 sec 10**32k(10**19Gev) 为普朗克时间, 时空无意义 ,温度几兆度的火球。

t-10**-35 sec 爆炸使得宇宙开始膨胀,就是所谓的「真空暴涨」,因而生成了时空。

t-10-33 sec 重子产生暴涨结束。

t-10**-11 sec 200 Gev 电弱分离,充斥电子、夸克、光子。

t-10**-6 sec 10**13k( 1 Gev) 冷却至核内相当温度,
夸克浆凝结成重子(3夸克)和介子(夸克+反夸克)。

t-10**-5 sec 300 Mev 质子、中子产生。

t-1 sec 10**10k(1 Mev) 100亿温度微中子停止与其他相互作用, 电子正电子毁灭开始。

t-4 sec 开始产生质子、中子、电子。

1-3分 10**9k(100 kev) 核子反应产生氘、氦3、氦4、锂7。
时间为3分时 温度骤降到10亿,这时宇宙只有中子、质子、电子、光子、微中子等基本粒子。

质子、中子等开始进行核反应,形成了氢、氘(重氢)和氦的原子核,
其中氢(H) 约占75%,氦(He) 约占25%。

此时气体是游离的,自由电子与光散射,光无法跑远就被散射掉,

宇宙到处充满辐射。

大爆炸至此时期之前,合称为辐射主控时代(radiation dominate era)。

然后我就查不到了,但是我曾在书上看到过,说是受引力作用后逐渐形成星球,然后压缩坍塌逐步形成较重的元素,后来再经最后星球的坍落将这些元素抛射出来,后来再循环刚才的那些过程,逐步形成了很重的元素。
再霍金的《果壳中的宇宙》中就是这么提的!——BY金橘皮儿
第2个回答  2009-01-15
金。木。水。土。四种无素。 在“第五无素”‘火’出现后发生转换!
第3个回答  2009-01-15
到2006年为止,已经确认的化学元素共有112种.
大约一百五十亿年前的一场大霹雳(big bang)是为现今宇宙的滥觞。从大霹雳爆发开始,化学元素就经三种不同的途径而形成。一是大霹雳中的宇宙核合成(cosmological nucleosynthesis),一是星体演化时的核合成,一是星系宇宙线在星际引发的核合成。布鲁比吉夫妇等认为与核合成有关的基本粒子如表一所示。

大霹雳发生时,只有具高能量的基本粒子构成一团既热又浓的火球,约一秒后温度降到绝对温标一百亿度(1010K),有关元素形成的各粒子以下列平衡方式存在:

任何经核合成可能产生的新粒子在这样高温下都会再分解而无法留存。
由于元素种类繁多,具体的元素要具体说明,不能一概而论。