新理论:宇宙到处充满天然原子弹

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【大纪元2021年03月22日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)核聚变反应是两个较轻的核结合释放大量能量的过程,就是宇宙内所有的恒星燃烧的过程;核裂变则是较重的原子核分裂释放大量能量的过程,就像原子弹爆炸的机制。科学家普遍认为,后者是自然界内极其罕见的过程。

最近两位科学家提出一种新的理论:恒星内不仅也存在天然的核裂变反应,而且还可能正是由此触发整颗恒星发生1a型超新星爆发

当恒星寿命耗尽的时候,有的变成黑洞,有的变成中子星,有的变成白矮星。现在科学家发现,其中白矮星可能还会“再死”一次,发生1a型超新星爆发。这种超新星发出的亮度很稳定,被科学家当作宇宙中的“标准烛光”,用于测量宇宙膨胀的速率。

目前主流的理论认为,白矮星能够发生这种超新星爆发,是受到伴星的作用触发。除此之外,科学家想不到其它理由“引燃”白矮星发生超新星爆发。这份新研究想到了一种罕见的核裂变反应是源头的可能性。

美国印第安纳大学的物理学教授霍洛维兹(Charles Horowitz)和伊利诺伊州立大学的物理学助理教授卡普兰(Matt Caplan)共同完成的研究认为,白矮星上可能有一种名为铀雪花(uranium snowflakes)的放射物质晶体引发一系列的核爆炸。

他们猜测,恒星变成白矮星后大约1亿年之后,白矮星冷却到足够的程度,让里面的锕系元素,即铀同类的元素冷却结晶。

“这些晶体纯度很低,可能会含有铅、钍等杂质,甚至可能只有一半的锕系元素,另一半是轻元素。”卡普兰向Vice传媒解释他们的新研究。

在几秒钟之内,白矮星内这些怪异的晶体可以膨胀到沙粒的大小。因为铀具有放射性且不稳定,某个原子核可能会向其最近的邻居射出三个中子,从而引发一系列核裂变的连锁反应,类似原子弹爆炸的机制。

这种情况下,由此带来的热量和能量将导致轻一些的元素,例如碳和氧发生核聚变反应,使得白矮星变成一颗核聚变炸弹。卡普兰说,这就像“用宇宙内最小的核弹引爆宇宙内最大的核弹”。

“一旦有足够的能量燃烧恒星内所有的碳和氧,接下来就像引燃了整个炸药桶,一个超新星爆炸发生了,将彻底摧毁这颗恒星。”

霍洛维兹和卡普兰表示,换句话说,他们认为只需要单个铀原子核的衰变,就有可能引发一场超新星爆发。他们表示目前只是提出了这样的理论,希望接下来,同行把这样的假设置于各种电脑模型尝试,进一步研究这些铀裂变的热量是否足以引发核聚变反应。

《物理评论快报》(Physical Review Letters)2月23日接受了他们的研究,将安排发表。预印网arXiv已于3月3日发表了这份研究。◇#

责任编辑:叶紫微

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