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            身体里的原子超几十亿年的历史,没法制造、也没法消灭

            客观地说,我们身体里每一个原子年纪都比我们自己年纪还要大,当然我们的寿命在它们面前,可以完全可以忽略不计,实际上,连地球寿命都没有办法和它们进行比较。那具体是咋回事呢?

            宇宙大爆炸

            我们要从宇宙大爆炸说起,我们现在知道宇宙诞生于一次大爆炸,大爆炸之后短暂的时间内,宇宙中只有光子,夸克等基本粒子,宇宙“基本上”可以看成是纯能量的,原因是像电子,质子,中子都没有出现,更不要说原子了。

            那早期的原子结构是咋来的呢?我们这里还是要拆解一下,我们初高中都学过原子结构,原子是由电子和原子核构成的,而原子核又是由质子和中子构成的。

            (当然这个说法并不精准,但并不妨碍我们对后面的事情进行理解。)

            也就是说,原子结构想要出现至少需要质子、中子、电子的存在。那三种粒子是咋来的呢?其实就一个字:

            我们都知道物质其实都有对应的反物质,比一个电子的反物质就是正电子,如果它们撞到一起就会湮灭。

            而早期的宇宙温度特别特别高,都在几十亿的水平。在这样的环境下,一堆光子所获得的能量能够高于一对电子所对应的的能量(可以通过E=mc^2来计算),那么一对光子对撞后就有可能产生电子,当然其他的质子和中子也可以通过这个方式来。下图中阈值温度就是光子所需要的温度。

            在形成电子,质子,中子后,这时候的电子,质子,中子就像一锅粥一样都挤在一起,没有完整的原子结构,这时候温度还太高,直到宇宙38万岁后(也就是宇宙大爆炸后,过了38万年),宇宙的温度降到了2700度左右,这时候原子结构形成。不过,这时候并没有办法形成极为复杂的原子结构,早期形成的原子基本上都是氢原子和氦原子,它们是原子序数最小的两个元素原子。(当然,其实还有极为少量的原子序数更高的其他元素原子。)

            所以,宇宙中包括你身上的氢原子都有138亿岁了,从物质层面上看,它们是宇宙中最早的原住民。

            那其他元素又是哪里来的呢?

            其他的元素

            宇宙大概2亿岁时,宇宙中的星云物质由于引力坍缩,开始形成大质量的恒星。这些恒星内部就发生核聚变,一开始先是氢核聚变,生成氦。

            然后氦核聚变再生成碳和氧。

            然后碳、氧还会继续发生核聚变再生成原子序数更大的元素原子,所以恒星就像是元素的炼丹炉一样,一路修炼到铁元素原子(其实也会有少量原子序数更高的元素原子。)所以,除了氢和氦之后,大部分原子序数在铁之前的元素原子都是由核聚变反应锻造出来的。

            而比铁原子序数更高的元素是咋来的呢?

            主要有两个途径,

            • 超新星爆炸
            • 中子星合并

            如果一颗恒星的质量足够大,最终会引爆自身,发生超新星爆炸,在这个过程中就会合成原子序数比铁更高的元素原子。

            但是像金元素,银元素的合成,按照目前最新的研究成果来看,它们大部分是由中子星的合并合成的。

            所谓的中子星合并,其实和上面聊到的超新星爆炸是有关系的,大质量恒星尤其是(10倍太阳质量)的恒星,在演化的后期,如果核心的质量大于1.44倍太阳质量,小于3倍太阳质量,内核就会形成一颗中子星,这种天体半径也就10~30公里,但是仅仅一勺的中子星就大概要几亿吨,是极其致密的天体。如果两颗中子星相遇,就会发生合并事件。这可以说是宇宙中最刺激的事件之一了,在整个过程中就会合成金元素、银元素等原子序数特别高的元素原子。

            所以,金子特别贵重也是有有道理,因为中子星合并其实是很少发生的。以上就是各种元素原子的由来。

            而我们人体当中最多的是氧,然后是碳,再然后是氢和氮,磷。

            我们可以看一下它们在元素周期表中的位置。

            通过上文所说的,我们至少能知道的是,我们体内的氢原子是138亿岁,而碳、氮、氧等元素至少要大于45亿岁,最年轻也应该是上一代恒星生成的产物,毕竟地球是没有能力生产这些元素,而它们最高可能能达到第一代恒星出现的时期,也就是136亿岁。

            除此之外,我们还应该知道,我们身上的元素都是在恒星的核心也就是恒星的心脏生成的,听起来是不是有点厉害?

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