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宇宙一开始为何只提供了氢和氦,而没有产生重元素?

发布时间:2022-08-17 20:12:01

以一般大家能接受的大爆炸理论来说,宇宙诞生于一次大爆炸或者说大扩散。

在最初的万亿分之一秒里,宇宙没有任何元素,只有能量。而后在10的-43次方秒里出现了基本粒子,那时候宇宙的密度是一千克每立方厘米,温度超过1000度。

在之后的0.01秒里,热度达到最大的1000亿度,同时比基本粒子更大的中微子,光子,电子已经形成,质子和中子也初步开始形成。

之后,宇宙的体积暴增,温度逐渐下降,10秒后下降到30亿度,这时候游离态的质子中子等才开始稳定下来,最初的氢和氦原子核才稳定,氢和氦就是在这个时候形成的。不过这个时候的氢和氦还是游离态的,并不是气体云。

直到30万年后,以氢气为主导的气体云才形成。

宇宙形成过程中氢要比氦多,因为氢原子最为简单,这也为之后氢气云汇聚形成恒星提供了有利条件。

至于为什么初期没有重元素的问题,我们可以看看元素的构成。不论什么元素都是由基本粒子构成的。我们可以通俗的理解为,大爆炸释放出能量,之后冷却的空间把能量转化为了物质就是基本粒子,在之后基本粒子像堆积木一般的相互融合,形成了各种各样的粒子,粒子中的质子中子电子再因为冷却稳定融合成了原子。

我们知道,元素的区别实际就是质子中子电子的堆砌,初期高温高压高能的环境中形成大原子的可能性很低,大原子其实也有,但因为结构复杂,稳定性差,很快就裂变了。所以初期原子主要是氢氦原子。

后期我们看到的元素,从氦到铁都是在恒星内部核聚变生成的,铁之后的元素都是在超新星爆炸过程中聚变而成的。

其实,宇宙初始诞生时只有氢元素、没有氦元素。答案是氢元素的形成不需要压力条件,而氦以上元素的合成则需要恒星内部的高温高压环境。

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