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                    身體里的原子超幾十億年的歷史,沒法制造、也沒法消滅

                    客觀地說,我們身體里每一個原子年紀都比我們自己年紀還要大,當然我們的壽命在它們面前,可以完全可以忽略不計,實際上,連地球壽命都沒有辦法和它們進行比較。那具體是咋回事呢?

                    宇宙大爆炸

                    我們要從宇宙大爆炸說起,我們現在知道宇宙誕生于一次大爆炸,大爆炸之后短暫的時間內,宇宙中只有光子,夸克等基本粒子,宇宙“基本上”可以看成是純能量的,原因是像電子,質子,中子都沒有出現,更不要說原子了。

                    那早期的原子結構是咋來的呢?我們這里還是要拆解一下,我們初高中都學過原子結構,原子是由電子和原子核構成的,而原子核又是由質子和中子構成的。

                    (當然這個說法并不精準,但并不妨礙我們對后面的事情進行理解。)

                    也就是說,原子結構想要出現至少需要質子、中子、電子的存在。那三種粒子是咋來的呢?其實就一個字:

                    我們都知道物質其實都有對應的反物質,比一個電子的反物質就是正電子,如果它們撞到一起就會湮滅。

                    而早期的宇宙溫度特別特別高,都在幾十億的水平。在這樣的環境下,一堆光子所獲得的能量能夠高于一對電子所對應的的能量(可以通過E=mc^2來計算),那么一對光子對撞后就有可能產生電子,當然其他的質子和中子也可以通過這個方式來。下圖中閾值溫度就是光子所需要的溫度。

                    在形成電子,質子,中子后,這時候的電子,質子,中子就像一鍋粥一樣都擠在一起,沒有完整的原子結構,這時候溫度還太高,直到宇宙38萬歲后(也就是宇宙大爆炸后,過了38萬年),宇宙的溫度降到了2700度左右,這時候原子結構形成。不過,這時候并沒有辦法形成極為復雜的原子結構,早期形成的原子基本上都是氫原子和氦原子,它們是原子序數最小的兩個元素原子。(當然,其實還有極為少量的原子序數更高的其他元素原子。)

                    所以,宇宙中包括你身上的氫原子都有138億歲了,從物質層面上看,它們是宇宙中最早的原住民。

                    那其他元素又是哪里來的呢?

                    其他的元素

                    宇宙大概2億歲時,宇宙中的星云物質由于引力坍縮,開始形成大質量的恒星。這些恒星內部就發生核聚變,一開始先是氫核聚變,生成氦。

                    然后氦核聚變再生成碳和氧。

                    然后碳、氧還會繼續發生核聚變再生成原子序數更大的元素原子,所以恒星就像是元素的煉丹爐一樣,一路修煉到鐵元素原子(其實也會有少量原子序數更高的元素原子。)所以,除了氫和氦之后,大部分原子序數在鐵之前的元素原子都是由核聚變反應鍛造出來的。

                    而比鐵原子序數更高的元素是咋來的呢?

                    主要有兩個途徑,

                    • 超新星爆炸
                    • 中子星合并

                    如果一顆恒星的質量足夠大,最終會引爆自身,發生超新星爆炸,在這個過程中就會合成原子序數比鐵更高的元素原子。

                    但是像金元素,銀元素的合成,按照目前最新的研究成果來看,它們大部分是由中子星的合并合成的。

                    所謂的中子星合并,其實和上面聊到的超新星爆炸是有關系的,大質量恒星尤其是(10倍太陽質量)的恒星,在演化的后期,如果核心的質量大于1.44倍太陽質量,小于3倍太陽質量,內核就會形成一顆中子星,這種天體半徑也就10~30公里,但是僅僅一勺的中子星就大概要幾億噸,是極其致密的天體。如果兩顆中子星相遇,就會發生合并事件。這可以說是宇宙中最刺激的事件之一了,在整個過程中就會合成金元素、銀元素等原子序數特別高的元素原子。

                    所以,金子特別貴重也是有有道理,因為中子星合并其實是很少發生的。以上就是各種元素原子的由來。

                    而我們人體當中最多的是氧,然后是碳,再然后是氫和氮,磷。

                    我們可以看一下它們在元素周期表中的位置。

                    通過上文所說的,我們至少能知道的是,我們體內的氫原子是138億歲,而碳、氮、氧等元素至少要大于45億歲,最年輕也應該是上一代恒星生成的產物,畢竟地球是沒有能力生產這些元素,而它們最高可能能達到第一代恒星出現的時期,也就是136億歲。

                    除此之外,我們還應該知道,我們身上的元素都是在恒星的核心也就是恒星的心臟生成的,聽起來是不是有點厲害?

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