科学家称古代恒星能够产生原子质量大于260的元素

快速中子捕获过程，或所谓的 r 过程，发生在中子星合并或某些类型的超新星等富含中子的环境中。人们认为这个过程会产生许多比铁重的化学元素，但人们对细节知之甚少，无法在实验室进行研究。在新的研究中，洛斯阿拉莫斯国家实验室理论物理学家 Matthew Mumpower 和他的同事分析了之前在恒星中观察到的 r 过程元素丰度。他们发现了一些恒星中某些元素的过量丰度，这与这些元素是更重元素的裂变产物是一致的。这些结果表明，一些r过程事件使元素比铀重，然后衰变成在恒星中观察到的元素。

“人们认为宇宙中正在发生裂变，但迄今为止，没有人能够证明这一点，”穆鲍尔博士说。

“利用最新的观察结果，我们发现银等轻质精密金属与铕等稀土原子核之间存在相关性。”

“当其中一组元素上升时，另一组中相应的元素也会增加——相关性是正的。”

天体物理学家长期以来一直认为，铁以外的重元素是在称为超新星的恒星爆炸或两颗中子星合并时形成的。

顾名思义，后者主要由中子组成，中子与质子一起形成所有原子的原子核。

通过 r 过程，原子核抓住中子形成更重的元素。半个世纪以来，是否有一些元素变得太重而无法结合在一起并分裂或裂变，形成两个较轻但仍然较重的元素原子(并释放出巨大的能量)，这仍然是一个谜。

2020 年，Mumpower 博士和合著者首次预测了 r 过程核裂变碎片的分布。

随后的一项研究预测了轻质精密金属和稀土原子核的联合生产。

这种钌、铑、钯和银等元素以及铕、钆、镝和钬等元素的共同生产可以通过将预测与恒星集合中的元素丰度进行比较来测试。

在这项新研究中，作者梳理了 42 颗恒星的观测数据，准确地发现了预测的相关性。

该图案提供了产生这些元素的裂变的清晰特征，以及元素周期表上稍重和稍高的元素的类似图案。

结果还表明，原子质量为 260 的元素(比元素周期表高端的元素更重)可能存在。

“在我们有足够数据的 r 过程增强恒星中，这种相关性非常强，”Mumpower 博士说。

“每当大自然产生一个银原子时，它也会按比例产生更重的稀土原子核。这些元素组的组成是一致的。”

“我们已经证明，只有一种机制可以对此负责——裂变——自 20 世纪 50 年代以来，人们一直在为此绞尽脑汁。”

该团队的论文发表在《科学》杂志上。