宇宙氧元素（宇宙中氧元素丰度为何排第三位）

原创：鲁超

答案都写在这张图上

快，盯着这张图看3分钟。

看懂了吗？

看懂了就不用往下拉了，挺累人的~

没看懂？

那就对了，继续下拉吧。

倾情预告一下：以下是宇宙终极奥秘，不看遗憾终身，看完终身遗憾~

首先，氧在宇宙中的排名确实是第三位，仅次于氢和氦这两种大爆炸元素。

银河系中的元素丰度排名。因为银河系比较“平庸”，所以我们相信这和全宇宙的元素丰度差不了多少。

众所周知，大爆炸“big bang”炸出了氢、氦和极少的锂。

38万年后，宇宙中开始发出缕缕星光，在这之后，制造更高级元素的工厂是恒星！

▲宇宙大爆炸

恒星靠核聚变反应将较轻的元素合成更重的元素，一直到铁，一般认为铁56原子核的比结合能最高，这首伟岸的舞曲在铁这里终于划上了一个休止符，无法再进行下去了。

铁之后的重元素主要来自超新星爆炸和双中子星合并。

此外，在二代、三代超级大恒星的内部，由于质量足够大，温度足够高，加上已有一些重元素，因此也可能会发生一些生成“超铁元素”的核反应，这被称为“S-过程”（慢过程）。

从名字就知道这种核反应是极其缓慢的，而且最高也只能生成到82号元素——铅。

宇宙中，这些重元素的丰度显然不可能太高，就不在我们今天讨论范围内了。

▲原子核吃进中子，吃多了会“消化不良”，发生β衰变，中子变成质子。这就是慢中子俘获过程（S-过程）

这样，要讨论铁之前元素丰度的问题，就变得简单了。

无非是两方面：

1，恒星内部核聚变的路线（确保生产出来）

2，各种元素同位素的稳定性（不衰变掉）

最早提出核聚变是恒星能量来源的是爱丁顿先生，不过他马上就被打脸了，其他科学家掐指一算，根据经典物理学，需要达到几百亿度的高温，氢原子核（质子）才能克服电荷排斥力发生聚变反应。

而当时了解到太阳中心温度大约为4000万度，这差距显然太大了。

▲爱丁顿

关键时候，伽莫夫来救场了，他在研究阿尔法衰变的时候发现了量子隧道效应。

两位科学家阿特金森和豪特曼斯把这个效应用在爱丁顿的问题上，成功帮他解了围。

有个有趣的故事，豪特曼斯和一个妹子夜间散步，妹子看到壮丽的星光，不禁感叹：星星一闪一闪多美啊！

豪特曼斯自鸣得意的说：“我刚刚知道它们为什么发光！”妹子不为所动继续欣赏星光。其实，这个妹子是阿特金森的夫人。

▲阿特金森（左）和豪特曼斯（右）最早证明恒星核聚变可行，私下里也有一段扯不清的情感纠葛？

阿特金森和豪特曼斯只是证明了恒星内部的核聚变可行，第一条恒星内部的核反应路径是1938年贝特和维兹泽克找到的——碳氮氧循环（CNO cycle）。

碳12原子核与一个质子（氢原子核）聚合生成氮13原子核，这是一种很不稳定的同位素，它很快发生β衰变，生成碳13原子核，碳13再碰到一个质子生成氮14原子核，这就是氮元素的主要由来。

但是在CNO循环中，氮14原子核还继续反应下去，和一个质子碰撞生成氧15原子核，氧15也很快发生β衰变，生成氮15原子核，氮15再跟一个质子碰撞，这次生成一个碳12原子核和一个α粒子（氦4原子核）。

转载请注明出处。