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恆星核合成

指数 恆星核合成

恆星核合成 是解釋重元素是由恆星內部的原子經由核融合創造出來的化學元素理論。自從大爆炸期間產生氫、氦、鋰之後,恆星核合成就一直持續地創造重元素。這原本是一個高度預測的理論,但經由觀測到的元素豐度和計算的基礎上,已經有了良好的協定。它解釋了宇宙中元素的豐度為何會隨著時間而增長,以及為什麼某些元素及其同位素會比其它的元素更豐富。這個理論最初是由弗雷德霍伊爾(Fred Hoyle)in在1946年提出,然後在1954年精煉 。進一步的發展,特別是對重元素中比鐵重的元素經由中子捕獲的核合成,在霍伊爾和伯比奇夫婦(傑佛瑞·伯比奇和瑪格麗特·伯比奇)、威廉·福勒四人於1957年提出了著名的元素合成理論(即著名的B2FH論文) ,成為天文物理學史上最受人引用的論文之一。 恆星演化是因它們的組成(元素的豐度)在生命歷程中的改變。首先是氫燃燒(主序星),然後是氦燃燒(紅巨星),並逐漸燃燒更重的元素。然而,因為這些重元素都包含在恆星內部,這本身並沒有明顯的改變宇宙中元素的豐度。在它們生命的後期,低質量的恆星將通過恆星風慢慢地彈出它們的大氣層,形成行星狀星雲;而質量更高的恆星將通過超新星的突發性災難事件來噴發質量。超新星核合成這個名詞被用來描述大質量恆星(12-35倍太陽質量)在演化和爆炸前所創造的元素。這些大質量恆星從碳()到鎳()的各種新同位素的最主要來源。 進一步的燃燒序列是由重力坍縮和其相應的加熱驅動的,導致重元素的碳、氧和矽燃燒。然而,大多數原子量範圍在 (從矽到鎳)核合成的重元素都是由恆星上層崩潰到核心,造成一個壓縮衝擊波反彈向外形成的。短暫的衝擊波升高了大約50%的溫度,從而引起了大約1秒鐘的劇烈燃燒。在大質量恆星最後的燃燒稱為超新星核合成或是"爆炸核合成",是恆星產生重元素的最後一個時期。 促進核合成理論發展的因素是發現宇宙中化學元素的豐度。對具體描述的需要已經受到太陽系化學同位素相對豐度的啟發。當繪製在以元素的原子數為函數的圖表上時,這些豐度有一個參差不齊的鋸齒狀形狀,而變化的因素數以萬計(參見核合成#歷史)。這表明這個自然的過程不是隨機的。第二個啟發是在20世紀了解恆星的核合成發生過程,它被認識到太陽的長壽,和從核融合反應釋放出來的能量是光與熱的來源 。.

69 关系: 劍橋大學出版社原子序数原子量大爆炸大气层天文与天体物理学报天文物理期刊太初核合成太陽威廉·福勒對流對流層 (恆星)中微子主序星庫侖障壁强相互作用化学反应化學元素傑佛瑞·伯比奇B2FH皇家天文學會月報矽燃燒過程碳燃燒過程碳氮氧循環紅巨星美国国家航空航天局瑪格麗特·伯比奇熱輻射物理评论物理评论快报白矮星行星状星云让·佩兰質子-質子鏈反應超新星超新星核合成輻射轉移能量能量通量重元素量子力学自然 (期刊)鋰燃燒McGraw-HillP-過程R-過程Reviews of Modern PhysicsRp-過程...S-過程Science (journal)恆星演化核合成核聚变棕矮星氦核作用氧化氧燃燒過程氫燃燒氘燃燒氖燃燒過程星风施普林格科学+商业媒体愛德華·泰勒3氦過程 扩展索引 (19 更多) »

劍橋大學出版社

劍橋大學出版社(Cambridge University Press)隸屬於英國劍橋大學,成立於1534年,是世界上僅次於牛津大學出版社的第二大大學出版社。.

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原子序数

原子序数(Atomic Number)是一个原子核内质子的数量,因此也稱質子數,也等於原子電中性時的核外電子數。拥有同一原子序的原子属于同一化学元素。原子序数的符号是Z。 通常原子序数标在元素符号的左下方: 1H是氢,8O是氧。 但特定元素的原子序总是确定的,因此这个值很少这样写。 德米特里·门捷列夫在制定其元素周期表时发现,假如将元素按其原子核质量来排列会出现一些不规则的情况。比如碲的原子核比碘重,但从化学性能上来说,碲明显是与氧、硫、硒一族的,而碘与氟、氯、溴是一族的,也就是说,碘要排在碲之后。1913年亨利·莫塞莱发现这个异常的解决方法是不按原子重量,而按原子核的电荷数,即原子序来排列。 然而原子序数亦有负数,反氢记作-1H,反氦记作-2He。.

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原子量

原子量(atomic mass),也称原子质量或相对原子质量,符号ma,是指單一原子的質量,其單位為原子质量单位(符號u或Da,以往曾用amu) ,定義為一个碳12原子靜止質量的。原子質量以質子和中子的質量為主,元素的原子量几近等于其質量數。 若將原子量除以原子质量单位,會得到一個無因次量,這個無因次量稱為「相對同位素質量」(relative isotopic mass)。因此碳12的原子量是12u或是12 Da,而一個碳12原子的相對同位素質量就是12。.

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大爆炸

--又稱大--靂(Big Bang),是描述宇宙的源起與演化的宇宙學模型,这一模型得到了当今科学研究和觀測最廣泛且最精確的支持。宇宙学家通常所指的大爆炸观点为:宇宙是在过去有限的时间之前,由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的。根据2015年普朗克卫星所得到的最佳观测结果,宇宙大爆炸距今137.99 ± 0.21亿年,并经过不断的到达今天的状态。 大爆炸这一模型的框架基于爱因斯坦的广义相对论,又在场方程的求解上作出了一定的简化(例如宇宙學原理假设空间的和各向同性)。1922年,苏联物理学家亚历山大·弗里德曼用广义相对论描述了流体,从而给出了这一模型的场方程。1929年,美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现,从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移,从而推导出宇宙膨胀的观点。1927年时勒梅特通过求解弗里德曼方程已经在理论上提出了同样的观点,这个解后来被称作弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。哈勃的观测表明,所有遥远的星系和星系团在视線速度上都在远离我们这一观察点,并且距离越远退行视速度越大 。如果当前星系和星团间彼此的距离在不断增大,则说明它们在过去曾经距离很近。从这一观点物理学家进一步推测:在过去宇宙曾经处于一个密度极高且温度极高的状态,大型粒子加速器在类似条件下所进行的实验结果则有力地支持了这一理论。然而,由于当前技术原因,粒子加速器所能达到的高能范围还十分有限,因而到目前为止,还没有证据能够直接或间接描述膨胀初始的极短时间内的宇宙状态。从而,大爆炸理论还无法对宇宙的初始状态作出任何描述和解释,事实上它所能描述并解释的是宇宙在初始状态之后的演化图景。当前所观测到的宇宙中氢元素的丰度,和理论所预言的宇宙早期快速膨胀并冷却过程中,最初的几分钟内通过核反应所形成的这些元素的理论丰度值非常接近,定性并定量描述宇宙早期形成的氢元素丰度的理论被称作太初核合成。 大爆炸一词首先是由英国天文学家弗雷德·霍伊尔所采用的。霍伊尔是与大爆炸对立的宇宙学模型——穩態學說的倡导者,他在1949年3月BBC的一次广播节目中将勒梅特等人的理论称作“这个大爆炸的观点”。虽然有很多通俗轶事记录霍伊尔这样讲是出于讽刺,但霍伊尔本人明确否认了这一点,他声称这只是为了着重说明这两个模型的显著不同之处。霍伊尔后来为恒星核合成的研究做出了重要贡献,这是恒星内部通过核反应利用氢元素制造出某些重元素的途径。1964年发现的宇宙微波背景辐射是支持大爆炸确实发生的重要证据,特别是当测得其频谱从而绘制出它的黑体辐射曲线之后,大多数科学家都开始相信大爆炸理论了。.

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大气层

大氣層,均源自及也許是一層受到重力吸引聚攏在擁有巨大質量天體周圍的氣體,而如果重力夠大且氣體的溫度夠低,就能長期保留住。有些行星擁有許多不同的主要氣體,並且有非常深厚的大氣(參見氣體巨星)。 恆星大氣層這個名詞描述的是恆星外面的區域,典型的範圍是從不透明的光球開始向外的部份。相對來說是低溫的恆星,在它們外面的大氣層也許可以形成複合的分子。地球大氣層,不僅包含有多數有機體呼吸所使用的氧和植物與海藻和藍綠藻行光合作用所使用的二氧化碳,也保護生物的基因免於受到太陽紫外線輻射的傷害。它目前的組成是古大氣層生活在其中的有機體經過數億年的生物化學修改後的結果。.

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天文与天体物理学报

天文与天体物理学报(英文:Astronomy and Astrophysics)是一家欧洲的纸质学术期刊,领域为理论、观测以及仪器方面的天文学和天体物理学研究。.

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天文物理期刊

天文物理期刊(The Astrophysical Journal)是在天文学及天体物理学領域重要的研究期刊,于1895年創刊,至2008年底都由美國芝加哥大學出版社發行;2009年1月起改由英國物理學會出版社發行。編輯部附屬美國天文學會之下,每月出版三冊,刊載的內容主要為最新的天文物理發展、發現、及学说。.

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太初核合成

太初核合成(BBN)是物理宇宙學的一個概念,指宇宙在早期階段產生H-1(最常見,也是最輕的氫同位素,只有單獨的一個質子)之外原子核的過程。太初核合成在大霹靂之後只經歷了幾分鐘,相信與一些較重的同位素的形成,如氘(H-2或D)、氦的同位素(He-3和He-4)、鋰的同位素(Li-6和Li-7)的形成有密切的關係。除了這些穩定的原子核之外,還有一些不穩定的放射性同位素在太初核合成之際也形成了:氚(H-3)、鈹(Be-7和Be-8)。這些不穩定的同位素不是蛻變就是融合成前述其它的穩定同位素。(所有這些原子核通常表示為NX,此處X.

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太陽

#重定向 太阳.

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威廉·福勒

威廉·福勒(William Fowler,),美国天体物理学家,1979年获太平洋天文学会布鲁斯奖,1983年获瑞典皇家科学院诺贝尔物理学奖。.

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對流

對流是指流體內部的分子運動,是熱傳與質傳的主要模式之一。熱對流(亦稱爲對流傳熱)是三種主要熱傳方式中的其中一種(另外兩種分別是熱傳導與熱輻射).

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對流層 (恆星)

對流層是在恆星內部以對流為傳輸能量主要方式的半徑區域。在輻射層,能量經由輻射傳遞。恆星的對流包括內部電漿的質量移動,通常是形成熱電漿上升,冷電漿下沉的迴路。 在史瓦西準則下,恆星內部的不穩定條件會產生對流。一個氣體包裹略微上升就會發現自己處在一個壓力比原本低的環境中,結果是,氣體包裹將會膨脹和冷卻。如果上升的氣體冷却到比新環境周圍的溫度更低,由於它密度比周圍的環境高,在缺乏浮力的情況下,將導致它下沉回到它原來的地方。然而,如果溫度梯度的漸變足夠陡峭(也就是說溫度變化相對於恆星中心的距離是迅速的),或是這種氣體有很高的熱容量(即它的溫度變化相較於體積的擴張是緩慢的),於是上升中的氣體包裹依然比周圍的新環境溫暖和密度較低,它的浮力會導致它繼續上升。發生這種情況的區域,就是恆星的對流層。 質量大於太陽1.3倍的恆星,在核心進行的氫融合成氦的反應是以CNO循環取代了質子-質子鏈反應。CNO循環對溫度相當敏感,所以核心的溫度非常高,但是溫度下降的也很快。因此,核心區域會形成氫燃料與氦產物均勻混合的對流層。這些恆星核心的對流層疊加在熱平衡,但只有少量或沒有混和的輻射層之上。 在質量大約低於10倍太陽質量的恆星,外層會包含一個電離的氫和氦的氣殼,使熱容量增加。由於較重的元素會造成較高的溫度梯度,在這個區域的相對低溫同時造成不透明度。這樣的組合會在外面也造成一個對流層,在太陽最表面可以看見的就是米粒組織。低質量的主序星,像是質量低於0.35太陽質量的紅矮星,以及還在林軌跡上的前主序星沒有輻射層,整顆恆星都是對流層。.

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中微子

中微子(Neutrino,其字面上的意義為「微小的電中性粒子」,又譯作--)是一种电中性的基本粒子,自旋量子數為½,以希腊字母ν标记。现在已经有证据表明其具有质量。但其质量即使相比于其他亚原子粒子也是非常微小的。它可能是现在唯一一种已探测到的暗物质,是一种热暗物质。 中微子与电子、μ子以及τ子同属轻子,有三种“味”:电中微子()、μ中微子()以及τ中微子()。每种味的中微子都相应存在一种同样电中性且自旋量子數為½的反中微子。在标准模型中,中微子的产生过程遵循轻子数守恒定律。 由于中微子是电中性的,同时还是一种轻子,因而其并不参与电磁相互作用以及强相互作用。其只参与弱相互作用以及引力相互作用。 由于弱相互作用作用距离非常短,而引力相互作用在亚原子尺度下又是十分微弱的,因而中微子在穿过一般物质时不会受到太多阻碍,且难以检测。 中微子可以通过放射性衰变以及核反应等多种方式产生。由于太阳内部时时刻刻都在发生着核反应,而超新星产生等过程也会伴随着剧烈的核反应,因而在宇宙射线中可以检测到中微子的存在。地球附近所检测到的中微子大多来源于太阳。事实上,地球面向太阳的区域每秒钟在每平方厘米上都会穿过大约650亿个来自太阳的中微子。 人们现在认识到中微子在飞行过程中会在不同味间振荡,比如β衰变中产生的电中微子可能在检测时会变为μ中微子或τ中微子。这一现象表明中微子具有质量,且不同味的中微子的质量也是不同的。依据现在宇宙学探测的数据,三种味的中微子质量之和小于电子质量的百万分之一。.

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主序星

主序星在可顯示恒星演化過程的赫羅圖上,是分布在由左上角至右下角,被稱為主序帶上的恆星。 主序帶是以顏色相對於光度繪圖成線的一條連續和獨特的恆星帶。這個色-光圖就是後來埃希納·赫茨普龍和亨利·諾利斯·羅素合作發展出來,著名的赫羅圖。在這條帶子上的恆星就是所謂的主序星或"矮星"。 恆星形成之後,它在高熱、高密度的核心進行核聚变反應,將氫原子轉變成氦,並且創造出能量。在這個生命期階段的恆星,座落在在主序帶上的位置主要是依據它的質量,但化學成分和其它的因素也有一些關係。所有的主序星都處於流體靜力平衡狀態,它來自炙熱核心向外膨脹的熱壓力與來自外圍包層向內擠壓的重力壓維持著平衡。在核心溫度和壓力與能量孳生率有著強烈的相關性,並有助於維持平衡。在核心孳生的能量傳遞到表面經由光球輻射出去。能量經由輻射或對流傳遞,而後著在其區域內會產生階梯狀的溫度梯度,更高的透明度,或兩者均有。 基於恆星產生能量的主要過程,主序帶有時會被分成上段和下段。質量大約在1.5太陽質量以內的恆星,將氫聚集融合成氦的一系列主要程序稱為質子-質子鏈反應。超過這個質量在主序帶的上段,核融合主要是使用碳、氮、和氧原子,經由碳氮氧循環的程序,將氫原子轉變成氦。質量超過太陽10倍的主序星在核心區域會產生對流,這樣的活動繪激發新創建的氦外移,並維持發生核融合所需要的燃料比例。當核心的對流不再發生時,發展出的富氦核心的外圍會被氫包圍著。質量較低的恆星,核心的對流區會逐步的縮小,大約在2太陽質量附近,核心的對流區就會消失。在這個質量以下,恆星的核心只有輻射,但是在接近表面會有對流。隨著恆星質量的減少,對流的包層會增加,質量低於0.4太陽質量的主序星,全部的質量都在對流。 通常,質量越大的恆星在主序帶上的生命期越短。當在核心的核燃料已被耗盡之後,恆星的發展會離開赫羅圖上的主序帶。這時恆星的發展取決於它的質量,質量低於0.23太陽質量的恆星直接成為白矮星,而質量未超過10太陽質量的恆星將經歷紅巨星的階段;質量更大的恆星可以爆炸成為超新星,或直接塌縮成為黑洞。.

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庫侖障壁

庫侖障壁,以物理學家查爾斯·奧古斯丁·庫侖(1736年-1806年)命名,是兩個原子核要接近至可以進行核融合所需要克服的靜電能量壁壘。由靜電產生的位能障壁是: 此處 U的正值歸咎於這是斥力,所以當相互間越接近時,微粒間的位能就會越高。負位能則表示是受到束縛的狀態(由於是一種吸引力)。 庫侖障壁隨著互撞核子原子序(質子的數量)的增加而增加: 此處e是 基本電荷,1.602 176 53×10−19 C,而 Zi 是對應的原子序。 高速可以克服障壁使核子互撞,因為它們在動能的駕馭下足以接近到強作用力能發生作用使它們束縛在一起。 依據氣體運動論,氣體的溫度是氣體平均速度的表徵。對標準氣體,馬克士威-波茲曼分布的速度分布函數給了在各種溫度下微粒運動速度的分佈率,因此可以得知速度高到足以克服庫侖障壁的微粒比率。 實際上,期待能克服庫侖障壁的溫度由於量子力學的隧道效應,低於喬治·伽莫夫所估計的溫度。考慮經由隧道的勢壘穿透和速度分布提升的範圍限制條件,核融合可以經由所謂的伽莫夫窗口發生。.

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强相互作用

强相互作用是作用于强子之间的力,是所知四种宇宙间基本作用力最强的,也是作用距离第二短的(大约在 10-15 m 范围内,比弱交互作用的範圍大)。另外三种相互作用分别是引力、电磁力及弱相互作用。核子间的核力就是强相互作用。它抵抗了质子之间的强大的电磁力,维持了原子核的稳定。强相互作用也將夸克基本粒子結合成為質子及中子等強子,這也是組成大部份物質的粒子。而且一般質子或中子裡,大部份的質能是以强相互作用場能量的形式存在,夸克只提供了1%的質能。 强相互作用可以在二個地方看到:較大的尺度(約1至3飛米)下,强相互作用將質子及中子結合成為原子的原子核,較小的尺度(約0.8飛米,約為核子的尺寸)下,强相互作用將夸克結合,成為質子、中子或其他強子。强相互作用的作用力非常強,大到束縛一個夸克的能量可以轉換為新的夸克對的質量,强相互作用的這個性質稱為夸克禁閉。 强相互作用是唯一強度不會隨距離減小的作用力,但因為夸克禁閉,夸克會限制和其他夸克在一起,形成的強子之間會有殘留的强相互作用,也稱為核力,核力會隨距離而迅速減少。撞擊原子核釋放的部份束縛能和產生的核力有關,而核力也用在核能及核融合式的核武器中。 强相互作用一般認為是由膠子傳遞的,膠子會在夸克、反夸克及其他膠子之間交換。膠子會帶有色荷,色荷和人眼可見的顏色完全沒有關係,色荷類似電荷,但色荷有六種(紅、綠、藍、反紅、反綠、反藍),因此會形成不同的力,有不同的規則,在量子色動力學(QCD)中有描述,這也是夸克-膠子交互作用的基礎。吳秀蘭等科學家對膠子發現有很大貢獻的科學家,在1995年因此获得了欧洲物理学会髙能和粒子物理奖。 在大爆炸後,電弱時期時,電弱交互作用和强相互作用分離,統一弱交互作用和電磁交互作用的電弱統一理論已經獲得實驗證實。科學家進一步預期有一個大統一理論可以統一電弱交互作用及强相互作用,現今有許多是大統一理論的理論,第一個是哈沃德·乔吉和谢尔登·格拉肖于1974年提出了最早的SU(5)大统一理论,但和實驗不合,其他的理論有SO(10)模型、,但還沒有一個是廣為科學家接受,且有實驗證實的理論,而且許多大統一理論都預言質子衰變,但目前也還沒有實驗支持,大統一理論也還是未解決的物理學問題之一。.

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化学反应

化學反應是一個或一個以上的物質(又稱作反應物)經由化學變化转化為不同於反應物的产物的過程。 化學變化定義為當一個接觸另一個分子合成大分子;或者分子經斷裂分開形成兩個以上的小分子;又或者是分子內部的原子重組。為了形成變化,化學反應通常和化學鍵的形成與斷裂有關。特別注意化學反應不會以任何方式改變原子核,而仅限於在原子外的電子雲交互作用。雖然核變形後可能會引發化學反應,但是核反應與化學反應無關。 化學性質是物質只能在化學變化中表現出來的性質,例如有酸鹼性、氧化还原性质、熱穩定性、反应性等等。.

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化學元素

化學元素指自然界中一百多种基本的金属和非金属物质,同一種化學元素是由相同的原子組成,也就是其原子中的每一核子具有同样数量的質子,用一般的化学方法不能使之分解,并且能构成一切物质。一些常見元素的例子有氫、氮和碳。 原子序數大於82的元素(即鉛之後的元素)沒有穩定的同位素,會進行放射衰變。另外,第43和第61種元素(即锝和鉕)沒有穩定的同位素,會進行衰變。可是,即使是原子序數大於94,沒有穩定原子核的元素,有些仍可能存在在自然界中,如鈾、釷、钚等天然放射性核素。 所有化學物質都包含元素,即任何物質都包含元素,隨著人工的核反應,會發現更多的新元素。 1923年,国际原子量委员会作出决定:化学元素是根据原子核电荷的多少对原子进行分类的一种方法,把核电荷数相同的一类原子称为一种元素。 2012年,總共有118種元素被發現,其中地球上有94種。.

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傑佛瑞·伯比奇

傑佛瑞·羅納德·伯比奇,FRS(Geoffrey Ronald Burbidge,),英國天文學家,最後工作地點是美國聖地牙哥加利福尼亞大學。妻子是天文學家瑪格麗特·伯比奇。.

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B2FH

B2FH理论是弗雷德·霍伊尔和伯比奇夫妇(傑佛瑞·伯比奇和玛格丽特·伯比奇)、威廉·福勒四人提出關於恆星核合成的一篇著名論文。該篇論文於1957年發表於期刊《现代物理评论》,是恆星物理學的指標性論文。該論文的正式標題為《Synthesis of the Elements in Stars》(恆星中的元素合成),但是該文章常以四人姓氏開頭字母簡稱為「B2FH」。 該篇論文全面性的概括和分析了幾個可能是自然界中元素合成的關鍵步驟和元素相對豐度,並且被認為是今日恆星核合成理論的由來。.

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皇家天文學會月報

皇家天文學會月報(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,MNRAS)是世界上最主要的天文學和天文物理學領域同行評審的學術期刊之一。出刊於1827年,發表作為天文等相關領域原創研究的論文或事件通報。另外,該期刊實際上並非每月出刊,所發表的文章也不僅限於英國皇家天文學會的訊息 。.

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矽燃燒過程

矽燃燒過程在天體物理的核融合反應序列中是非常短暫的過程,它發生在質量至少是8-11太陽質量的恆星。對恆星而言,矽燃燒是大質量恆星長期以來以核融合供應能量的最後階段,是燃料耗盡的生命終點,然後她們就將離開赫羅圖上的主序帶。它之前的幾個階段是氫、氦、碳、氖、和氧燃燒過程。 當重力收縮使恆星的核心溫度升高到27至35億K的高溫時,確實的溫度依據恆星的質量來決定,矽燃燒便開始了。當一顆恆星完成了矽燃燒階段之後,已經不再有燃料可供融合。恆星將發生災難式的坍塌,並且可能會爆炸成被稱為II型的超新星。.

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碳燃燒過程

#重定向 碳聚变.

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碳氮氧循環

碳氮氧循環(CNO cycle),有時也稱為貝斯-魏茨澤克-循環(Bethe-Weizsäcker-cycle),是恆星將氫轉換成氦的兩種過程之一,另一種過程是質子-質子鏈反應。 在質量像太陽或更小些的恆星中,質子-質子鏈反應是產生能量的主要過程,太陽只有1.7%的4氦核是經由碳氮氧循環的過程產生的,但是理論上的模型顯示更重的恆星是以碳氮氧循環為產生能量的主要來源。碳氮氧循環的過程是由卡尔·冯·魏茨泽克和漢斯·貝特 在1938年和1939年各別獨立提出的。 碳氮氧循環的主要反應如下"Introductory Nuclear Physics", Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, New York, 1988, p.537: 這個循環的淨效應是4個質子成為一個α粒子、2個正電子(和電子湮滅,以γ射線的形式釋放出能量)和2個攜帶著部分能量逃逸出恆星的微中子。碳、氮、和氧核在循環中擔任催化劑並且再生。 有一個較小分支的反應,在太陽核心中發生的只佔了0.04%的量,最後的產物不是12碳和4氦,而是16氧和一個光子,取代進行的過程如下: 同樣的,碳、氮、和氧在主要的分支,而在較小分支上的氟也僅僅是穩定狀態的催化劑,不會在恆星內累積。 碳氮氧循環的主要分支稱為碳氮氧-I,小的分支稱為碳氮氧-II,在更重的恆星內還有碳氮氧-III和碳氮氧-IV兩個次要的主分支,它們開始於碳氮氧-II反應的最後階段,結果是以18氧和γ射線取代原本的14氮和氦核: 和 氧氟循環: 此處,所有參與反應的"催化劑"(碳、氮、氧的核)數量都是守恆的,而在恆星演化中核的相對比例是會改變的。無論最初的結構是如何,當這個循環在平衡狀態下,12碳/13碳核的比例是3.5,而14氮成為數量最多的核。在恆星的演化中,對流會將碳氮氧循環的產物從恆星的內部帶到表面並混合,改變觀測到的恆星成分。在紅巨星,相較於主序星,能觀測到較低比例的12碳/13碳和12碳/14氮,這些都可以證明核融合在恆星內部進行能量的世代交替。.

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紅巨星

红巨星是巨星的一种,是恆星的一種衰變狀態,根据恒星质量的不同,存在期只有数百万年不等。质量通常约为0.5至8个太阳质量,质量更大的称为红超巨星,質量再大的為紅特超巨星。.

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美国国家航空航天局

美國國家航空暨太空總署(National Aeronautics and Space Administration,縮寫为NASA)是美国联邦政府的一个独立机构,负责制定、实施美国的民用太空计划、與开展航空科學暨太空科學的研究。1958年7月29日,美国总统艾森豪威尔签署了《美国公共法案85-568》,创立了國家NASA航空和太空管理局,取代了其前身美國國家航空諮詢委員會(NACA)。於1958年10月開始運作。自此,美國國家航空暨太空總署負責了美國的太空探索,例如登月的阿波羅計劃,太空實驗室,以及隨後的航天飞机。自2006年2月,美国国家航空航天局的愿景是“開拓未來的太空探索,科學發現及航空研究”。美国国家航空航天局的使命是“理解并保护我们依賴生存的行星;探索宇宙,找到地球外的生命;启示我们的下一代去探索宇宙”。在太空计划之外,美国国家航空航天局还进行长期的民用以及军用航空航天研究。美国国家航空航天局被广泛认为是世界范围内太空机构中執牛耳者。美國國家航空暨太空總署透過地球觀測系統提升對地球的了解,透過太陽科學研究計劃精進太陽科學。美國國家航空暨太空總署注重於利用先進的機械任務探索太陽系中的的所有天體並利用天文觀測台及相關計劃研究天體物理學中的主題,例如大爆炸理論。美國國家航空暨太空總署與許多美國國內及國際的組織分享其研究數據。.

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瑪格麗特·伯比奇

愛蓮娜·瑪格麗特·伯比奇(Eleanor Margaret Burbidge, née Peachey,FRS,),英國出生的美國天文學家,因為她的原創性研究而聞名,並且擔任包含格林尼治天文台台長等多項行政職務。 在她的職業生涯中曾經在倫敦大學天文台、芝加哥大學葉凱士天文台、卡文迪許實驗室、加州理工學院任職。1962年起她開始在聖地牙哥加利福尼亞大學任職,並且在1979年到1988年間是該校天文與太空科學中心首任主任。.

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熱輻射

热辐射 (heat radiation)是物体用电磁辐射把热能向外散发的热传方式,是热的三种主要传递方式之一,以熱輻射傳遞熱時不需要介質。任何物體溫度只要高於0K就會釋放熱輻射。.

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物理评论

物理评论(Physical Review,简称Phys.),为美国的一个学术性期刊,创办于1893年。该杂志刊登物理学各方面的最新研究成果以及科学评论等文章。该杂志由美国物理学会出版发行。 物理评论分为ABCDE等分刊。.

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物理评论快报

物理评论快报(Physical Review Letters ,有时缩写为PRL),也译作物理报导期刊、物理評論快訊,是一本声誉卓著的物理学期刊,自1958年起开始由美国物理学会出版。该刊是从物理评论延伸出来的刊物。 物理评论快报限定于短篇的文章,也称为报导(Letters)或快报、快訊,一篇文章最多只有4到5页长而已。.

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白矮星

白矮星(white dwarf),也稱為簡併矮星,是由简并态物质構成的小恆星。它們的密度極高,一顆質量與太陽相當的白矮星體積只有地球一般的大小,微弱的光度則來自過去儲存的熱能。在太陽附近的區域內已知的恆星中大約有6%是白矮星。這種異常微弱的白矮星大約在1910年就被亨利·諾利斯·羅素、愛德華·皮克林和威廉·佛萊明等人注意到, p. 1白矮星的名字是威廉·魯伊登在1922年取的。 白矮星被認為是中、低質量恆星演化階段的最終產物,在我們所屬的星系內97%的恆星都屬於這一類。, §1.

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行星状星云

行星狀星雲是恆星演化至老年的紅巨星末期,氣體殼層向外膨脹並被電離,形成擴大中的發射星雲,經常以英文的縮寫"PN"或複數的"PNe"來表示。"行星狀星雲"這個名稱源自1780年代的天文學家威廉·赫歇爾,但並不是個適當的名字,只因為當他通過望遠鏡觀察時,這些天體呈現類似於行星的圓盤狀,但又是霧濛濛的雲氣。因此,他結合"行星"與"星雲",創造了這個新名詞。赫歇爾的命名雖然不適當,但仍被普遍的採用,並未被替換。相較於恆星長達數十億年歲月的一生,行星狀星雲只能存在數萬年,只是很短暫的現象。 大多數行星狀星雲形成的機制被認為是這樣:在恆星結束生命的末期,也就是紅巨星的階段,恆星外層的氣體殼被強勁的恆星風吹送進太空。紅巨星在大部分的氣體被驅散後,來自高溫的行星狀星雲核心(PNN,planetary nebula nucleus)輻射的紫外線會將被驅散的恆星外層氣體電離。吸收紫外線的高能氣體殼層圍繞著中央的恆星發出朦朧的螢光,使其成為一個色彩鮮豔的行星狀星雲。 行星狀星雲在銀河系演化的化學上扮演關鍵性的角色,將恆星創造的元素擴散成為銀河系星際物質中的元素。在遙遠的星系內也觀察到行星狀星雲,收集它們的資訊有助於了解化學元素的豐度。 近年來,哈伯太空望遠鏡的影像顯示許多行星狀星雲有著極其複雜和各種各樣的形狀。大約只有五分之一呈現球形,而且其中大多數都不是球對稱。產生各種各樣形狀的功能和機制仍都不十分清楚,但是中央的聯星、恆星風和磁場都可能發揮作用。.

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让·佩兰

让·巴蒂斯特·佩兰(Jean Baptiste Perrin,),法国物理学家,生于法国里尔。1926年诺贝尔物理学奖获得者。.

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質子-質子鏈反應

#重定向 質子﹣質子鏈反應.

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超新星

超新星是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。这种爆炸都极其明亮,过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系,并可持续几周至几个月才会逐渐衰减变为不可见,而期间内一颗超新星所辐射的能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相當。恒星通过爆炸会将其大部分甚至几乎所有物质以可高至十分之一光速的速度向外抛散,并向周围的星际物质辐射激波。这种激波会导致形成一个膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构,这被称作超新星遗迹。超新星是星系引力波潛在的強大來源。初級宇宙射線有很大的比例來自超新星 。 超新星比新星更有活力。超新星的英文名稱為 supernova,nova在拉丁語中是“新”的意思,這表示它在天球上看上去是一顆新出現的亮星(其實原本即已存在,因亮度增加而被認為是新出現的);字首的super-是為了將超新星和一般的新星有所區分,也表示超新星具有更高的亮度。超新星這個名詞是沃爾特·巴德和弗裡茨·茲威基在1931年創造的。 超新星可以用兩種方式之一觸發:突然重新點燃核融合之火的簡併恆星,或是大質量恆星核心的重力塌陷。在第一種情況,一顆簡併的白矮星可以透過吸積從伴星那兒累積到足夠的質量,或是吸積或是合併,提高核心的溫度,點燃碳融合,並觸發失控的核融合,將恆星完全摧毀。在第二種情況,大質量恆星的核心可能遭受突然的引力坍縮,釋放重力位能,可以創建一次超新星爆炸。 最近一次觀測到銀河系的超新星是1604年的克卜勒之星(SN 1604);回顧性的分析已經發現兩個更新的殘骸 。對其它星系的觀測表明,在銀河系平均每世紀會出現三顆超新星,而且以現在的天文觀測設備,這些銀河超新星幾乎肯定會被觀測到 。它們作用的角色豐富了星際物質與高質量的化學元素。此外,來自超新星向外膨脹的激波可以觸發新恆星的形成。.

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超新星核合成

超新星核合成是闡明新的化學元素如何在超新星內產生,主要發生在易於爆炸的氧燃燒和矽燃燒的爆炸過程產生的核合成。這些融合反應創造的元素有矽、硫、氯、氬、鉀、鈣、鈧、鈦和鐵峰頂元素:釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳。由於這些元素在每次的超新星爆炸中被拋出來,因此在星際介質中的豐度越來越大。重元素(比鎳重的)主要是由所謂的r-過程捕獲中子創造出來的。然而,還有其他的過程對某些元素的核合成有所貢獻,像是著名的捕獲質子的Rp-過程和導致光致蛻變過程的γ過程或p-過程。重元素中最輕的,中子最少的同位素,都是由後者的程序產生的。.

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輻射轉移

輻射轉移(Radiative transfer)是以電磁輻射形式進行能量轉移的物理現象。經由介質傳播的輻射會受到吸收、發射和散射的影響。輻射轉移方程式就是以數學方式描述這些交互作用。輻射轉移的方程式廣泛應用在光學、天文物理學、大氣科學和遙測上。輻射轉移方程式的解析解在單純狀況下存在,但在包含複雜多重散射效應的實際狀況下必須使用數值解方式。 本條目主要集中在輻射平衡 :.

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能量

在物理學中,能量(古希臘語中 ἐνέργεια energeia 意指「活動、操作」)是一個間接觀察到的物理量。它往往被視為某一個物理系統對其他的物理系統做功的能力。由於功被定義為力作用一段距離,因此能量總是等同於沿著一定的長度阻擋某作用力的能力。 一個物體所含的總能量奠基於其質量,能量如同質量一般,不會無中生有或無故消失。能量就像質量一樣,是一個純量。在國際單位制(SI)中,能量的單位是焦耳,但是在有些領域中會習慣使用其他單位如千瓦·時和千卡,這些也是功的單位。 A系統可以藉由簡單的物質轉移將能量傳輸到B系統(因為物質的質量等效於能量)。然而,如果能量不是藉由物質轉移而傳輸能量,而是由其他方法轉移能量,將會使B系統產生變化,因為A系統對B系統作了功。這功表現的效果如同於一個力沿一定的距離作用在接收能量的系統裡。舉例來說,A系統可以藉由轉移(輻射)電磁能量到B系統,而這會在吸收輻射能量的粒子上產生力。同樣的,一個系統可能藉由碰撞轉移能量,而這種情況下被碰撞的物體會在一段距離內受力並獲得運動的能量,稱為動能。熱可以藉由輻射能轉移,或者直接藉由系統間粒子的碰撞而以微觀粒子之動能的形式傳遞。 能量可以不表現為物質、動能或是電磁能的方式儲存在一個系統中。當粒子在與其有交互作用的力場中受外力移動一段距離,此粒子移動到這個場的新位置所需的能量便如此的被儲存了。當然粒子必須藉由外力才能保持在新位置上,否則其所處在的場會藉由釋放儲存能量的方式,讓粒子回到原來的狀態。這種藉由粒子在力場中改變位置而儲存的能量就稱為位能。一個簡單的例子就是在重力場中往上提升一個物體到某一高度所需要做的功就是位能。 任何形式的能量可以轉換成另一種形式。舉例來說,當物體在力場中,因力場作用而移動時,位能可以轉化成動能。當能量是屬於非熱能的形式時,它轉化成其他種類能量的效率可以很高甚至達百分之百,如沿光滑斜面下滑的物體,或者新物質粒子的產生。然而如果以熱能的形式存在,則在轉換成另一種型態時,就如同熱力學第二定律所描述的,總會有轉換效率的限制。 在所有能量轉換的過程中,總能量保持不變,原因在於總系統的能量是在各系統間做轉移,當某個系統損失能量,必定會有另一個系統得到這損失的能量,導致失去和獲得達成平衡,所以總能量不改變。這個能量守恆定律,是十九世紀初時提出,並應用於任何一個孤立系統。(其後雖有質能轉換方程式的發現,但根據該方程式,亦可以把質量視為能量的另一存在形式,所以此定律可說依舊成立)根據諾特定理,能量守恆是由於物理定律不會隨時間改變而得到的自然結果。 雖然一個系統的總能量,不會隨著時間改變,但其能量的值,可能會因為參考系而有所不同。例如一個坐在飛機裡的乘客,相對於飛機其動能為零;但是相對於地球來說,動能卻不為零。.

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能量通量

能量通量(energy flux),又稱為能流,為能量傳遞通過一表面的時變率。此一物理量可有兩種定義,端看所在領域:.

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铁是一种化学元素,它的化学符号是Fe,它的原子序数是26,它的相对原子质量是56。它是过渡金属的一种。铁是最常用的金属,是地球外核及內核的主要成份,是地殼上豐度第四高的元素和第二高的金屬。鐵常出現在类地行星中,因為鐵是高質量恆星核融合後的產物,鎳-56是放熱核融合反應的最後一個產物,之後會衰變成最常見的鐵同位素。 铁和其他8族元素相同,其氧化態範圍很廣,由−2到+6,但其中+2和+3是最常見的氧化態。在流星体及低氧的環境下,鐵會以单质的形式存在,但是鐵很容易和氧氣和水反應。鐵的表面是有光澤的銀灰色,但在空氣中鐵會反應生成水合的氧化鐵,一般稱為铁锈。許多金屬在氧化後會形成钝化的氧化層,保護內部的金屬不被氧化,但氧化鐵的密度較鐵要低,因此氧化鐵會剝落,無法保護內部的鐵不受腐蝕。.

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锂(Lithium)是一种化学元素,其化学符号Li,原子序数为3,三个电子中两个分布在K层,另一个在L层。锂是碱金属中最轻的一种。锂常呈+1或0氧化态,是否有-1氧化态則尚未得到证实。但是锂和它的化合物并不像其他的碱金属那么典型,因为锂的电荷密度很大并且有稳定的氦型双电子层,使得锂容易极化其他的分子或离子,自己却不容易受到极化。这一点就影响到它和它的化合物的稳定性刘翊纶任德厚《无机化学丛书》第一卷 北京:科学出版社289-354页1984年。锂的英文名称来源于希腊文lithos,意为“石头”。其中文名则来源于“Lithos”的第一个音节发音“里”,因为是金属,在左方加上部首“钅”。.

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重元素

重元素,指的是除去氢和氦之外的所有化学元素。一切重元素由氢与氦通过恒星内部核聚变反应产生。在恒星爆发成为超新星之后,重元素会扩散到宇宙空间中去。 由于在宇宙形成初期没有任何重元素,所以早期星体重元素含量很低。每种元素的含量叫做丰度。银河系晕中的球状星团中找到银河系内年龄最老的恒星,它的重元素相对丰度只及太阳的0.2%。 目前发现的最重元素是Og。.

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量子力学

量子力学(quantum mechanics)是物理學的分支,主要描写微观的事物,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学,如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的學科,都是以其为基础。 19世紀末,人們發現舊有的經典理論無法解釋微观系统,於是經由物理學家的努力,在20世紀初創立量子力学,解釋了這些現象。量子力學從根本上改變人類對物質結構及其相互作用的理解。除透过广义相对论描写的引力外,迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述(量子场论)。 愛因斯坦可能是在科學文獻中最先給出術語「量子力學」的物理學者。.

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自然 (期刊)

《自然》(Nature)是世界上最早的科学期刊之一,也是全世界最权威及最有名望的学术期刊之一,首版於1869年11月4日。虽然今天大多数科学期刊都专一於一个特殊的领域,《自然》是少数(其它类似期刊有《科学》和《美国国家科学院院刊》等)依然发表来自很多科学领域的一手研究论文的期刊。在许多科学研究领域中,每年最重要、最前沿的研究结果是在《自然》中以短文章的形式发表的。 《自然》的主要读者是从事研究工作的科学家,但期刊前部的文章概括使得一般公众也能理解期刊内最重要的文章。期刊开始部分的社论、新闻及专题文章报道科学家一般关心的事物,包括最新消息、研究资助、商业情况、科学道德和研究突破等。期刊也介绍与科学研究有关的书籍和艺术。期刊的其余部分主要是研究论文,这些论文往往非常紧密,非常具有技术性。 在《自然》上发表文章是非常光荣的,《自然》上的文章经常被引用,这有助于晋升、获得资助和获得主流媒体的关注。因此科学家之间在《自然》或《科学》上发表文章上的竞争非常强。但是与其它专业的科学杂志一样,在《自然》上发表的文章需要经过严格的同行评审。在发表前编辑选择其他在同一领域有威望的、但与作者无关的科学家来检查和评判文章的内容。作者要对评审做出的批评给予反应,比如更改文章内容,提供更多的试验结果,否则的话编辑可能拒绝该文章。.

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鋰燃燒

鋰燃燒普遍存在於棕矮星,但不存在於低質量恆星中。恆星,其定義為核心足以達到氫融合的高溫(2.5 × 106 K)條件,迅速的消耗掉它們的鋰。當出現鋰-7和質子碰撞時會產生兩個氦-4的原子核,而出現這種反應的溫度正在氫融合所必須的溫度之下。在低質量的恆星,對流確保整體的鋰很容易耗盡,因此在棕矮星的候選者中,是否存在鋰的譜線是個很重要的指標,存在的可能是棕矮星,否則它就是顆次恆星。 對53顆金牛T星鋰豐度的研究,已經發現鋰枯竭強烈的與大小相關聯,暗示鋰燃燒融合是經由P-P鏈進行的。當前主序最後階段的高度對流和不穩定期間,林忠收縮可能是金牛T星能量的主要來源之一。快速自轉往往會提高混合,增加鋰的運輸進入更深層,使它們在那裏被摧毀。今年T星的自轉速度會隨著年齡的長,通過收縮使自轉加速,以使角動量守恆。隨著年齡的增長,這會導致鋰的流失率增加。鋰燃燒也會增著溫度和質量的增加而增加,並且大多數鋰燃燒的持續都會稍微超過一億年。 鋰燃燒的P-P鏈如下所示: Li-7 p+ + Li-7 -> Be-8 (unstable) _ _ Be-8 -> 2He-4 +_energy -->: P + Li-6 -> Be-7 (不穩定) Be-7 + e -> Li-7 + ν P + Li-7 -> Be-8 (不穩定) Be-8 -> 2He-4 + 能量 這不會發生在質量低於木星60倍的天體。用這種方法,可以依據鋰的消耗來計算恆星的年齡。 使用鋰來區分棕矮星的候選者和低質量恆星的方法稱為鋰測試,最早是由Rafael Rebolo和他的同事發展出來的。質量更大的恆星,像是我們的太陽,可以將鋰保存在外層的大氣,永遠不會獲得鋰枯竭所需要的溫度,但這可以從它們的大小與棕矮星區分開來。在質量上限的棕矮星,在它們年輕的時候就熱到可以耗盡它們的鋰。但質量超過65M_J的棕矮星,在它們5億歲的時候也會耗盡它們的鋰,因此這種測試還不是完美的。 Category:核融合 Category:鋰.

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McGraw-Hill

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P-過程

P-過程是發生在超新星的核心塌縮時進行的核合成(參見超新星核合成),對比鐵重且富含質子原子核的產生有不可忽視的貢獻。.

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R-過程

R-過程,或稱為快中子捕獲過程,是在核心發生塌縮的超新星(參考超新星核合成)中創造富含中子且比鐵重的元素的程序,並創造了大約一半的數量。R-過程需要以鐵為種核進行連續的快中子捕獲,或是短程的R-過程。另一種居主導地位產生重元素的機制為S-過程,也就是通過慢中子捕獲進行核合成,主要發生在AGB星,而這兩種過程在產生比鐵重的元素的星系化學演化中占了很重的分量。.

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Reviews of Modern Physics

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Rp-過程

rp-過程(快質子捕獲過程)包括一連串的質子被種核捕獲形成重元素。。這是結合S-過程和R-過程的核合成過程,也許要對當前宇宙許多世代的重元素形成負起責任。然而,他有與其他被提及的過程有所不同而值得特別注意,因為它發生在穩定而富含質子的一側,相對的另一邊則是穩定但富含中子。Rp-過程的終點(他能製造的最重元素)雖然還不能確定,但是目前的研究顯示在中子星內不可能比碲更重。雖然更輕的,而且穩定的碲同位素也可以經由α衰變形成,但Rp-過程受到α衰變的抑制,使得終點被限制在105Te,這是被觀測到能進行α衰變的最輕原子核。.

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S-過程

S-過程,或稱為慢中子捕獲過程,是發生在相對來說中子密度較低和溫度中等條件下的恆星進行核合成過程。在這樣的條件下,原子的核心進行中子捕獲的速率相較之下就低於β負衰變。穩定的同位素捕獲中子;但是放射性同位素在另一次中子捕獲前就先衰變成為穩定的子核,這樣經由β穩定的過程,使同位素沿著同位素列表的槽線移動。S-過程大約創造了另一半比鐵重的元素,因此在星系化學演化中扮演著很重要的角色。S-過程與更快速的r-過程中子捕獲不同的是它的低速率。.

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Science (journal)

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恆星演化

恆星演化是恆星在生命過程中所經歷急遽變化的序列。恆星依據質量,一生的範圍從質量最大的恆星只有幾百萬年,到質量最小的恆星比宇宙年齡還要長的數兆年。右方的表顯示質量和恆星壽命的關聯性。所有的恆星都從通常被稱為星雲或分子雲的氣體和塵埃坍縮中誕生。在幾百萬年的過程中,原恆星達到平衡的狀態,安頓下來成為所謂的主序星。 恆星大部分的生命期都在以核融合產生能量的狀態。最初,主序星在核心將氫融合成氦來產生能量,然後,氦原子核在核心中佔了優勢。像太陽這樣的恆星會從核心開始以一層一層的球殼將氫融合成氦。這個過程會使恆星的大小逐漸增加,通過次巨星的階段,直到達到紅巨星的狀態。質量不少於太陽一半的恆星也可以經由將核心的氢融合成氦來產生能量,質量更重的恆星可以依序以同心圓產生質量更重的元素。像太陽這樣的恆星用盡了核心的燃料之後,其核心會塌縮成為緻密的白矮星,並且外層會被驅離成為行星狀星雲。質量大約是太陽的10倍或更重的恆星,在它缺乏活力的鐵核塌縮成為密度非常高的中子星或黑洞時會爆炸成為超新星。雖然宇宙的年齡還不足以讓質量最低的紅矮星演化到它們生命的尾端,恆星模型認為它們在耗盡核心的氫燃料前會逐漸變亮和變熱,然後成為低質量的白矮星The End of the Main Sequence, Gregory Laughlin, Peter Bodenheimer, and Fred C. Adams, The Astrophysical Journal, 482 (June 10, 1997), pp.

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核合成

核合成是從已經存在的核子(質子和中子)創造出新原子核的過程。原始的核子來自大霹靂之後已經冷卻至一千萬度以下,由夸克膠子形成的等離子體海洋。在之後的幾分鐘內,只有質子和中子,也有少量的鋰和鈹(原子量都是7)被合成,但相對來說仍只有很少的數量。太初核合成的第一個過程可以稱為核起源(成核作用),隨後產生各種元素的核合成,包括所有的碳、氧等元素,都是發生在原始恆星內部的核融合或核分裂。.

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核聚变

--,是将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核(或粒子)的一种核反应形式。在此过程中,物质没有守恒,因为有一部分正在聚变的原子核的物质被转化为光子(能量)。核聚变是给活跃的或“主序的”恆星提供能量的过程。 两个较轻的核在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量,两个轻核在发生聚变时因它们都带正电荷而彼此排斥,然而两个能量足够高的核迎面相遇,它们就能相当紧密地聚集在一起,以致核力能够克服库仑斥力而发生核反应,这个反应叫做核聚变。 舉個例子:两个質量小的原子,比方說兩個氚,在一定条件下(如超高温和高压),會发生原子核互相聚合作用,生成中子和氦-4,并伴随着巨大的能量释放。 原子核中蕴藏巨大的能量。根据质能方程E.

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棕矮星

褐矮星又称--矮星,是質量太低,在核心不能維持大規模的氫融合反應,與主序恆星不同的次恆星。它們的質量據有最重的氣體巨星和最輕的恆星,質量上限大約在75至80 木星質量(MJ)。棕矮星的質量至少超過氘融合所需要的13 MJ,而超過〜65 MJ,鋰融合就可以進行。 在2013年3月,有一篇論文提出質量非常低的棕矮星和巨大行星的分界大約在〜13木星質量,引起了學界的討論。相似的研究涉及DENIS-P J082303.1-491201 b,在2014年3月發現的一個極低溫的聯星系統,質量較低的成員大約只有29木星質量,並且被列名為質量最大的系外行星。儘管如此,一個學派認為要基於形成;另一派認為要依據內部的物理。 棕矮星一樣可以依據光譜分類,主要的類型有M、L、T、和Y。不管它們的名稱,棕矮星有著不同的顏色。依據A.

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氫是一種化學元素,其化學符號為H,原子序為1。氫的原子量為,是元素週期表中最輕的元素。單原子氫(H)是宇宙中最常見的化學物質,佔重子總質量的75%。等離子態的氫是主序星的主要成份。氫的最常見同位素是「氕」(此名稱甚少使用,符號為1H),含1個質子,不含中子;天然氫還含極少量的同位素「氘」(2H),含1個質子和1個中子。 氫原子最早在宇宙復合階段出現並遍佈全宇宙。在標準溫度和壓力之下,氫形成雙原子分子(分子式為H2),呈無色、無臭、無味非金屬氣體,不具毒性,高度易燃。氫很容易和大部份非金屬元素形成共價鍵,所以地球上大部份的氫都以分子的形態存在,比如水和有機化合物等。氫在酸鹼反應中尤其重要,因為在這類反應中各種分子須互相交換質子。在離子化合物中,氫原子可以獲得一個電子成為氫陰離子(H−),或失去一個電子成為氫陽離子(H+)。雖然在一般寫法中,氫陽離子就是質子,但在實際化合物中,氫陽離子的實際結構是更為複雜的。氫原子是唯一一個有薛定諤方程式解析解的原子,所以對氫原子模型的研究在量子力學的發展過程中起到了關鍵的作用。 16世紀,人們通過混合金屬和強酸,首次製備出氫氣。1766至1781年,亨利·卡文迪什第一次發現氫氣是一種獨立的物質,燃燒後會產生水。安東萬-羅倫·德·拉瓦節根據這一性質,將其命名為「Hydrogen」,在希臘文中意為「生成水的物質」。19世纪50年代,英国医生合信编写《博物新编》(1855年)时,把元素名翻译为“轻气”,成為今天中文「氫」字的來源。 氫氣的工業生產主要使用天然氣的蒸汽重整過程,或通過能源消耗更高的水電解反應。大部份的氫氣都在生產地點直接使用,主要應用包括化石燃料處理(如裂化反應)和氨生產(一般用於化肥工業)。在冶金學上,氫氣會對許多金屬造成氫脆現象,使運輸管和儲存罐的設計更加複雜。.

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氦(Helium,舊譯作氜)是一种化学元素,其化学符号是He,原子序数是2,是一种无色的惰性气体,放电时发橙红色的光。在常温下,氦是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。氦在空氣中含量較少,但在宇宙中是第二豐富的元素,在银河系佔24%。.

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氦核作用

氦核作用 (或α作用、α反應)是兩種核融合的類型之一,能將恆星的氦轉換成重元素,另一種即是3氦過程(3α反應)。 當3氦反應進行時只需要氦的參與,而一旦有一些碳產生,能消耗氦的其他反應也會發生: 反应的过程是: 氦-4 → 铍-8 → 碳-12 → 氧-16 → 氖-20 → 镁-24 → 矽–28 → 硫–32 → 氩–36 → 钙–40 → 钛–44 → 铬–48 → 铁–52 → 镍–56 其中从氦-4开始到矽-28的反应过程叫氦聚变,从矽-28开始至镍-56的反应过程叫矽燃烧过程。所有這些反應在恆星內部發生的比率都不高,因此對於能量的貢獻並不大;比氖(原子量 > 10)重的元素,由於庫侖障壁的增加,因此不太容易產生。 所謂的α作用元素 (或α元素)是質量為氦核(α粒子)整數倍的同位素,它們的豐度是最高的。 α元素的原子序数≤ 28:He、Be、C、O、Ne、Mg、Si、S、Ar、Ca、Ti、Cr、Fe、Ni。它们在II型超新星的矽融合過程中經由α捕獲而形成,镍-56是大质量恒星以核融合能产生的最后一种元素。 矽和鈣是純粹的α作用元素,鎂可以由氫核捕獲的燃燒過程中產生。至於氧,有些人認為是α作用元素,但也有人認為不是,在金屬量低的第二星族星中,氧確實是α作用元素;其他的在第二型超新星中產生的α作用元素,它們增加的質量都和氦的質量有很好的關聯性。有時候碳和氮也會被視為α作用元素,因為它們是經由α捕獲所形成的元素。 在恆星內的α作用元素豐度通常都以對數的形式來表達: 此處N_和N_分別是每單位體積內α作用元素和鐵原子的數量。理論的星系演化模型預測在宇宙的早期,相對於鐵有更多的α作用元素。第二型超新星主要合成的元素是氧和α作用元素(氖、鎂、矽、硫、氬、鈣和鈦),而Ia超新星在鐵峰頂產生元素(V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)。.

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氧化

氧化又被称为氧化作用、氧化反应。是还原剂(被氧化物)与氧化剂(被还原物)之间的氧化数升降。还原剂的氧化数上升(失去电子),氧化剂的氧化数下降(获得电子)。 一般物质与氧气发生氧化时放热,个别可能吸热,如氮气与氧气的反应。电化学中阳极发生氧化,阴极发生还原。.

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氧燃燒過程

氧燃燒過程是發生在大質量恆星內的核融合反應,使氧成為更重的元素,它需要1.5×109 K的高溫和1010 千克/米3的高密度才能進行。 主要的反應程序如下: |16O + 16O||→||28Si + 4He + 9.594 MeV |- | ||→||31P + 1H + 7.678 MeV |- | ||→||31S + n + 1.500 MeV |- | ||→||30Si + 21H + 0.381 MeV |- | ||→||30P + 2D - 2.409 MeV | 或二擇一 |16O + 16O||→||32S + γ |- | ||→||24Mg + 24He | 在氖燃燒,惰性的氧鎂核心已經在恆星中心形成,當氖燃燒結束後,核心會收縮並持續加熱至氧燃燒所需要的溫度和密度。大約6個月至1年的時間核心的氧就會耗盡,堆積出有豐富矽含量的核心。而一旦氧被耗盡,這個核心會因為熱度不夠而呈現惰性,核心開始降溫并触发再次收縮。收縮會使核心的溫度上昇,直到達到矽燃燒的燃點。向外,仍有氧燃燒的殼層,再往外是氖的殼層、碳殼、氦殼和氫殼。 Category:核合成.

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氫燃燒

氫燃燒過程在恆星核合成中可以是5倍太陽質量以內的主序星,進行的質子-質子鏈反應,或是更重的恆星所進行的,以碳氮氧循環為主的反應。這兩者都是靠著將氫燃燒成氦的過程來產生恆星的能量。 H H en:Stellar nucleosynthesis#Hydrogen burning.

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氘(注音:ㄉㄠ;拼音:dāo(1);客家話:dao(1);粵語:dou(1);台語:to(1);英语:Deuterium)為氢的一种穩定形態同位素,又称重氢,元素符号一般为D或2H。它的原子核由一颗质子和一颗中子组成。在大自然的含量约为一般氢的7000分之一。.

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氘燃燒

氘燃燒是發生在一些恆星和次恆星天體的核融合反應,其中的氘原子核和質子相結合,形成一個氦-3核融合反應。它發生在質子-質子鏈反應的第二階段,由兩個質子融合形成一個氘原子核,再進一步與另一個質子融合;但也可以是原初的氘燃燒過程。.

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氖燃燒過程

氖燃燒過程是大質量恆星(至少8MSun)內進行的核融合反應,因為氖燃燒需要高溫和高密度(大約1.2×109 K和4×109千克/米3) 在如此的高溫下,光致蛻變成為很重要的作用,有一些氖核會分解,釋放出α粒子: 這些α粒子可以被回收產生鎂-24 或者,二選一的 此處,在第一階段消耗的中子,在第二階段又再重生了。 碳燃燒过程會將核心所有的碳几乎都耗盡,產生氧/氖/鎂的核心。核心冷卻會造成重力的再壓縮,使密度增加和溫度上昇達到氖燃燒的燃點。 當氖燃燒時,氖會被耗盡使核心只有氧和鎂堆積著。在氖被耗盡的數年之後,核心逐步降温、已趨於平靜,接着重力将再度擠壓核心,使密度和溫度上昇直到氧融合被啟動。 Category:核合成.

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星风

星風(Stellar Wind)是恒星表面发出的物质流,是恒星质量流失的一种途徑。星風在所有恆星中都普遍存在,但速度和强度有很大差别。 太阳发出的星風通常称为太阳风,速度大约为每秒200-300公里。从冕洞吹出的太阳风速度则要快一些,大约每秒700公里。太阳通过星風损失质量的速率约为每年10-14倍太阳质量,在一生中通过星風大约会损失掉0.01%的质量,因此星風对其恆星演化的影响可以忽略不计。红巨星星風的速度较低,大约为每秒20-60公里。但是由于其星風的密度很大,并且红巨星的表面积很大,由于星風造成的质量损失可以达到每年10-8-10-5倍太阳质量。恒星的质量越小,星風损失质量的速率越小,对于太阳这样的中小质量恒星的演化过程来说,星風造成的质量损失可以忽略不计。而对于大质量恒星,如沃尔夫-拉叶星,星風造成的质量损失率很大,在其一生中质量会发生明显的变化,星風对其演化过程具有很重要的影响。 一般认为,在太阳这样的质量较小、温度较低的恒星中,星風是由于温度很高的冕层发生压力扩张造成的。对于质量较大、较“热”的恒星,冕层的温度和恒星表面差不多,这时星風主要是由辐射压驱动的。.

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施普林格科学+商业媒体

施普林格科学+商业媒体(Springer Science+Business Media)或施普林格(Springer,),在柏林成立,是一个总部位于德国的世界性出版公司,它出版教科书、学术参考书以及同行评论性杂志,专--于科学、技术、数学以及医学领域。在科学、技术与医学领域中,施普林格是最大的书籍出版者,以及第二大世界性杂志出版者(最大的是爱思唯尔)。施普林格拥有超过60个出版社,每年出版1,900种杂志,5,500种新书,营业额为9.24亿欧元(2006年),雇有超过5,000名员工 。施普林格在柏林、海德堡、多德雷赫特(位于荷兰)与纽约设有主办事处。施普林格亚洲总部设在香港。2005年8月,施普林格在北京成立代表处。.

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愛德華·泰勒

愛德華·泰勒(Edward Teller,原匈牙利名為Teller Ede,),出生於匈牙利的美國理論物理學家,被誉为「氫彈之父」,但他本人對此稱號並不在意。除氫彈之外,他對物理學多個領域都有相當的貢獻。 泰勒於1930年代移民美國,並成為曼哈頓計畫的早期成員,參與研制第一顆原子彈。這段期間,他还熱衷於推動研制最早的核聚变武器(氢弹),不過這些構想直到第二次世界大戰結束之後才實現。在一場對於羅伯特·奧本海默背景調查的聽證會上,泰勒對這位過去在洛斯阿拉莫斯的同事,作出一些具爭議性的證詞,此後他在科學界中變得不受歡迎。他持續尋求美國政府與軍事研究機構的援助。他是勞倫斯利福摩爾國家實驗室的建立者之一,並於此機構擔任多年的主管及助理主管。 泰勒晚年對於一些軍事與公共議題,發表了一些具爭議性的技術解決方法,其中包括計畫在阿拉斯加利用熱核爆開鑿港口。他是羅納德·雷根的戰略防禦計劃之熱衷支持者。泰勒的一生因其科學才能、欠佳的人際關係,以及善變的個性而知名。此外也被認為是1964年電影《奇愛博士》的靈感來源之一。.

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3氦過程

3氦過程是3個氦原子核(α粒子)轉換成碳原子核的過程。 這種核融合反應可以在超過一億K的高溫和氦含量豐富的恆星內部迅速的發生。同樣的,它發生在較老年,經由質子-質子鏈反應和碳氮氧循環產生的氦,累積在核心的恆星。在核心的氫已經燃燒完後,核心將塌縮,直到溫度達到氦燃燒的燃點。 這個過程釋放出的淨能量為7.275 MeV。 在第一個階段形成的8Be是不穩定的,會經歷2.6×10-16秒就再分裂回氦,但是在氦燃燒能形成8Be的條件下,只要有微小的平衡豐度,就能再捕獲一個氦原子核形成12C。這種結合三個氦原子核轉換成碳的過程就稱為3氦過程。 由於3氦過程需要較長的時間才能形成碳,因此在太初核合成不太可能發生。此一結果可以說明大霹靂為何沒有製造出碳,因為在大霹靂之後的一分鐘,就已經低於核融合所需要的溫度了。 通常,3氦過程發生的可能性是非常低的,但是鈹-8在基態的能量幾乎就是氦的兩倍。在第二個階段,8Be + 4He幾乎就是碳在激發態下的能量。這種共振的狀態,使接踵而來的氦和鈹結合成碳的可能性大為增加。這種共振的存在被觀測到之前,基於物理上的必要性,為了在恆星內形成碳,弗雷德·霍伊爾就已經預測到了。實際上,這種能量共振和過程的預測然後真的被發現,對霍伊爾恆星核合成的假說:假設所有的化學元素都是從最初的氫-真正的原始物質-形成的,提供了非常重大的支持。 在過程中的一些副作用是,一些碳元素可能會和氦融合產生穩定的氧同位素,並且釋放出能量: 接下來的反應鏈是氧會再與氦結合生成氖,但再繼續下去就有困難了,因為核自旋規律的限制,結果使得更重的元素不容易在恆星核合成中形成。 這樣的情狀使得恆星核合成創造出來大量的碳和氧,只有一小部分能被轉換成氖和其他更重的元素。氧和碳都是氦燃燒的灰燼,而人擇原理曾被引用來解釋碳和氧在宇宙中被敏感的核共振大量創造出來的事實。 融合的過程能創造的元素只到鐵,更重的(在鐵之外的)元素只要是由中子捕獲創造的。慢中子捕獲(S-過程)生產出大約一半的重元素,另外的一半則可能由快中子捕獲(R-過程)在核塌縮的超新星中創造出來。.

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