[原子核裂变]原子核裂变公式?

天关客星

在我们的宇宙中，存在着各种各样奇葩的天体和事件。比如说，我们人类这么辛辛苦苦地观测，结果几千年过去之后，发现我们只看到了宇宙不到5%的物质总量，剩余的95%都是我们看不到的，可以说是相当的讽刺。

同样是看不到的还有黑洞，这个天体是宇宙中最残暴的天体，没有之一。见谁就撕谁，根本没得商量，撕完也就算了，还会吃干净。

这些其实都是我们看不到的，但实际上，还有我们看得到的“奇观”，这个奇观叫做超新星爆炸。到底有多奇特呢？在1054年，宋代的人就记录了一颗超新星，在《宋会要》当中，是这么记载的。

至和元年五月，晨出东方，守天关。昼如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。

意思是说，这颗超新星在白天都能看得清清楚楚，大概这样持续了23天。而如今我们还能看到它的残骸，也就是蟹状星云。

可要知道的是，这颗超新星距离我们有6300光年，也就是9.46*10^12公里，这么远还能在白天看的清清楚楚，可以说是相当的神奇。那为什么超新星爆炸会如此明亮呢？

今天，我们就来聊一聊这个话题。

IIa超新星爆炸到底咋回事？

超新星爆炸实际上有非常多的分类，不同的分类还有不同的说法。我们先从IIa型超新星说起，这也是宋朝记载的那次事件的超新星爆炸的类型。

首先，我们都知道，宇宙中存在着很多天体，但是有的天体暗，有的天体就比较明亮。这类很明亮的天体中，绝大多数都是恒星，太阳就是恒星。

而恒星的之所以可以很明亮的一个最重要的原因是内核在发生核聚变反应。那为什么恒星能够点亮核聚变反应呢？

其实答案很简单，那就是恒星的质量够大。科学家发现，当天体的质量达到了太阳质量的7%以上，天体的内核就可以发生核聚变反应，而这个核聚变反应其实就和自身的引力有关，引力越大，核聚变的就越剧烈。一般来说，由于宇宙中大部分的元素都是氢元素和氦元素，它们占到了99%以上，因此，恒星的构成中，氢元素和氦元素也占了大头。在引力的作用下，恒星内部首先促发了氢元素的核聚变反应，这是因为氦核聚变所需要的条件远比氢核聚变苛刻得多。而整个反应的过程会生成原子序数更大的氦元素。

而当核聚变反应被点燃后，就会产生一个对外的压力，这压力会和引力达到一个动态的平衡。

• 当引力占上风时，内核受到挤压，温度提升，就会使得核聚变反应变得剧烈，以此产生更大的对外压力来和引力平衡；
• 当对外压力占上风时，内核就会稍微膨胀，温度就会下降，核聚变反应就没有那么剧烈了，产生的对外压力也就会减少。于是，再与引力平衡。

当恒星内核的氢元素消耗得差不多之后，内核会在引力的作用下急剧压缩，内核的温度就开始飙升，如果达到了2亿度，就可以点燃氦原子核的核聚变反应，同时会生成碳元素和氧元素。

同样的，当氦元素消耗殆尽时，内核还会继续被压缩，直到促发原子序数更大的元素的核聚变反应，只要恒星的质量足够大，就有可能一直往下进行，直到铁元素。铁元素是一个里程碑一样的存在。

这是因为从原子核的角度来看，铁原子核是最稳定的原子核。原子序数小于铁元素的元素原子核都有聚变成铁原子核的趋势，同样的，原子序数大于铁元素的元素原子核都会裂变成铁原子核的趋势。这是因为在自然界，万物都有趋向于稳定的特点。我们也把铁原子核的这种稳定性称为比结合能最大。

要知道无论是氢原子核的核聚变反应，还是氦原子核的核聚变反应，都会释放出大量的能量，但要让铁原子核发生核聚变反应，是需要输入大量能量的，但同时释放的能量很少，这就是一笔亏本的买卖。因此，要让铁原子核发生核聚变反应的条件也是最难的，温度要飙到几十亿度。由于这时候恒星的内核温度特别高，这也影响到了恒星外层的温度，使得外层各种还没有发生核聚变反应的原子核发生核聚变反应。这就出现一层层的不同原子核的核聚变反应，就像洋葱一样。

由于铁原子核的核聚变反应需要十分苛刻的反应条件，因此，内核在引力的作用下，温度持续飙升，当达到一定程度时，光子会击穿原子核，释放出大量的质子和中子，质子会和自由的电子发生反应，生成中子和中微子。此时，内核会急剧地收缩，直到成为一颗中子星或者黑洞。

除此之外，释放出来的中微子，在此时会快速的远离恒星的核心，大部分的中微子会冲向宇宙的深处，一部分的中微子会被恒星的外层所捕获，要知道这些中微子都是带有巨大的能量，于是，就会引发超新星爆炸。

在这个过程中，会产生需要原子序数高于铁元素的元素，同时释放出大量的能量。

这就是IIa超新星爆炸，亮度常常可以达到一个星系的水平，当发生时，只要距离不算太远，我们都能在天空中很明显地看到它。

Ia超新星爆炸

IIa超新星爆炸最终还留下中子星或者黑洞，但有一类超新星爆炸连渣都不剩，这就是Ia型超新星爆炸。这类超新星爆炸实际上是因为，一些恒星的质量并不大，当内核的核聚变反应发生到氦原子核的核聚变之后，由于引力太小，无法继续引发碳原子核的核聚变反应。于是，恒星就会变成一颗白矮星。

白矮星是致密的天体，是除了黑洞和中子星之外，最恐怖的天体。如果这个白矮星是在一个双星系统当中，并且另外一颗恒星演化到红巨星时，这颗白矮星就会开始蚕食红巨星。在蚕食伴星的过程，自身的引力会足见增加，直到可以点燃碳原子核的核聚变反应，于是，就会引发碳闪，把自己炸得渣都不剩，这也就是Ia型超新星爆炸。

以上，就是宇宙中最常见的两种超新星爆炸，可以说，宇宙中大无奇不有，但我们可以得出这么一个结论，宇宙之中，实际上是质量为王。质量的多少，或者说能够达到多大的质量，会决定天体具体的种类，是恒星，还是行星，还是小行星；还会决定天体的演化，是IIa型超新星爆炸，还是Ia型超新星爆炸，还是白矮星，中子或者黑洞。