新的科学模型表明，核裂变可能在宇宙中重元素的产生中起着关键作用——如果这是真的，这将是第一个在太空中发生核裂变的例子。
周四发表在同行评议期刊《科学》(Science)上的一篇论文描述了这项研究，该研究发现，在一些恒星合并中发现的某些元素的含量符合这样的理论，即它们可能是裂变产生更重元素的副产品。
“人们认为宇宙中发生了裂变，但到目前为止，还没有人能够证明这一点，”洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论物理学家、该论文的合著者马修·芒鲍尔(Matthew Mumpower)在一次新闻发布会上说。
核裂变是一个中子撞击一个较大的原子并分裂它，释放能量和额外的中子的过程，不要与核聚变混淆，在核聚变中，过热的原子撞击在一起，结合成一个更重的原子，在这个过程中释放出大量的剩余能量。
核聚变不仅仅在太空中很常见——它是每颗恒星的核心。当旋转的气体球变得足够大、足够热，以至于原子被加热到1000万摄氏度以上，就能克服它们之间的电排斥并发生碰撞，恒星就诞生了。
但是，虽然地球上的核裂变已经被用于核动力反应堆，核裂变产生的热量使水沸腾，产生蒸汽，以驱动涡轮机提供动力，以及核武器，但它只在理论上发生在太空中。
这项研究通过对一种被称为快速中子捕获过程或r过程的研究，发现了太空中核裂变的证据。
比铁重的化学元素被称为“重元素”，它们是由r过程产生的。这一过程发生在中子星的碰撞中，有时也发生在一颗恒星变成超新星的过程中，并归结为种子核被大量中子同时撞击，在其成分有机会放射性衰变为较轻的元素之前，它就形成了一种重元素。
但是，尽管科学家们已经对r过程的工作原理和作用有了几十年的了解，但我们对一些较重的重元素是如何形成的理解却模糊得多。
在这项研究中，研究人员观察了发生r过程的恒星样本中的元素丰度，以便更好地了解在这个过程中发生了什么。
他们发现，钌、铑、钯和银等被认为是较轻元素的元素的数量与较重元素的丰度相关，即一组元素的数量增加，另一组对应元素的数量增加。
研究小组使用模型来测试什么可以解释这种模式，只找到了一个合理的答案:核裂变。
“在不同的恒星中出现这种现象的唯一合理的方法是，在重元素的形成过程中存在一个一致的过程，”Mumpower说。
“这是令人难以置信的深刻，是宇宙中裂变作用的第一个证据，证实了我们几年前提出的一个理论。随着我们获得更多的观测结果，宇宙在说，嘿，这里有一个特征，它只能来自裂变。”
开发了指导观测结果的裂变模型的Mumpower在2020年首次预测到r过程可能涉及裂变碎片的分布。同年晚些时候，这篇新论文的合著者尼科尔·瓦什(Nicole Vassh)领导了一项研究，该研究提出，在r过程中，重元素和轻元素共同产生，这一概念为这些理论的检验提供了框架。
去年12月这项研究的主要作者伊恩·罗德尔(Ian Roederer)在先前研究的基础上，通过观察42颗恒星的观测数据，找到了早先预测的相关性。
“在r过程增强的恒星中，我们有足够的数据，这种相关性非常强。大自然每产生一个银原子，就会按比例产生更重的稀土原子核。这些元素组的组成是同步的。”“我们已经证明，只有一种机制可以负责——裂变——自20世纪50年代以来，人们一直在为此绞尽脑汁。”
该研究由洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)的实验室指导研究与开发项目资助，该实验室是一个联邦资助的实验室，其使命宣言专注于解决国家安全挑战。根据美国能源部的网站，该实验室进行“支持核武器储备”的研究，以及包括环境科学、物理学和健康等学科的理论和应用研究。
重元素的诞生
这项研究的另一个发现是，可能存在比我们目前所知的更重的元素。
该研究指出，原子质量高于260的化学元素确实存在。原子质量是元素中质子加中子的数量，虽然已经确定了少数元素超过原子质量的阈值，但这项新的研究表明，超过这个原子质量的元素可以在r过程事件中定期产生。
