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这是一条镜像帖。来源:北邮人论坛 / astronomy / #961同步于 2007/7/12
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Astronomy机器人发帖

[论文系列之二]B2FH

feipeng
2007/7/12镜像同步0 回复
确实是隔得太久了,大家都忘了[论文系列之一]是什么了吧?没关系,精华区随时恭候您的到来~~ ============================================ feipeng:1957年,一篇超长论文像一颗超新星一样在天文界诞生,它告诉了人们几乎所有元素的来历。天文界以四位作者的首字母缩写称呼它为B2FH(其实数字“2”应该是上标的形式,网页上打不出来)。由于它实在太长了,足足有一百多页,一般的刊物都不接受这么长的论文,而他们又不愿意缩减长度,最后终于成功发表在《现代物理评论》上。这篇论文的魅力就在于,它像讲故事一样按照元素周期表序数从低到高向人们解释每一种元素是如何在恒星中产生的。和ELS的情况完全相反,这篇论文发表之后,除了一些小范围的补充、修正以外,几乎没有引起任何质疑和争论。四人小组工作配合得十分默契,每个人都对论文成果有不同的杰出贡献。这一切使得这篇论文的光芒永远照耀在天文界。 但尽管论文本身是令人欢欣鼓舞的,最终诺贝尔奖的评定却令人寒心。诺贝尔奖委员会给这个成果颁发了物理学奖,但只通知福勒一人去领奖,而且明确说明该奖只属于福勒一人。这本身是极不合理的,因为B2FH是四个人思想的汇总结晶,少一人也未必能有如此成就。但诺贝尔奖委员会有自己的规定,大意是:凡是对诺贝尔奖委员会的做法曾有批评性意见者,诺贝尔奖委员会将不会颁发给他任何诺贝尔奖。而十分凑巧,早在B2FH发表之前,伯比奇夫妇和霍伊尔均在公众场合发表过对诺贝尔奖委员会一些做法的反对性言论。 更令人惋惜的是,就是由于这个诺贝尔奖,使得本来很要好的两个朋友兼同事--福勒和霍伊尔--形同陌路。霍伊尔接受采访时说:“这是肯定的,肯定的。”这两个十分默契的搭档从此再也没有共事过。 ============================================ B2FH(元素形成理论) 1957年,有一篇研究论文用莎士比亚的话开头,以洋洋洒洒104页的篇幅,提示了金、碳、铂、银、氧、铁以及几乎所有其他元素是从哪里来的。比如,它告诉你,世界宝藏中的黄金和添加到食盐中的碘,是在一次激烈的超新星爆发中冶炼出来的;而地球上的大部分钡和锆则是在一颗红巨星的核心部位慢慢形成的。这篇经典的论文有一个外号叫B2FH,是按作者姓氏首字母顺序连成的:B(E·Margaret Burbidge)、B(Geoffrey Burbidge)、F(Fowler)、H(Hoyle)。 探索化学元素的起源和形成是一个既古老又新鲜的问题。关于化学元素起源的理论要能够说明现在宇宙中各种化学元素的丰度,也就是说,元素及其同位素的分布规律,不仅与原子结构有关,而且与元素的起源和演化相联。 早期的化学元素起源假说有平衡过程、中子俘获、聚中子裂变等,它们都试图用单一过程解释全部元素的形成原因,结果是顾此失彼,不能自圆其说。1957年,伯比奇夫妇(玛格丽特·伯比奇和杰弗里·伯比奇)、福勒和霍伊尔以宇宙的元素丰度为基础,推出了元素在恒星中合成的元素起源假说,简称B2FH(四位科学家姓名的英文字头)理论。这一理论认为,所有的化学元素并非通过单一过程一次形成,而是由氢通过与恒星不同演经阶段相应的几个过程逐步合成的,然后由恒星抛到宇宙空间,就是我们观测到的化学元素及其同位素。 B2FH理论的八个过程: 1.氢燃烧温度高于700万度条件下,每4个氢核聚变为1个氦核。 2.氦燃烧:在温度高于1000万度条件下,由氢核聚变为碳一12核和氧一16核等。 3.α过程:α粒子与氖一20相继反应生成镁、硅、硫、氩等。 4.平衡过程:温度高、密度高的条件下,生成钒、铬、锰、铁、钻、镍等。 5.慢中子俘获过程。 6.快中子俘获过程。(5和6生成比铁系更重的元素) 7.质子俘获过程:生成一些低丰度、富质子同位素。 8.X过程:生成重氢、锂、铍、硼等低丰度轻元素。 B2FH的论文受到天文界的一致好评,被视为科学经典论文。认为这篇论文解决了在恒星中产生各种天然元素的难题。这一理论提出了恒星不同演化阶段相应的八种核反应合成过程,可以形成所有的元素及其同位素。 B2FH理论不断得到原子核物理、天体物理和宇宙化学等方面新成果的补充和修正。主要是温度6000万至4亿度发生碳、氧和硅燃烧过程,解释氖至硅、硅至钙和铁等元素的丰度;大爆炸宇宙学认为,宇宙早期温度很高,生成大量氦,解释氦在许多天体上丰度大的原因;用宇宙粒子碰撞星际空间的碳一12、氮一14、氧一16、氖一20等原子,并使其碎裂,来说明锂、铍、硼等轻元素的丰度。 当今,大多数科学家都接受质子聚变(氢聚变成氦,再形成锂、硼等轻元素)和中子俘获(氦轰击轻原子产生中子,轻元素原子核俘获中形成较重元素)是宇宙形成化学元素的两个主要过程,直到今天,这两种过程仍在恒星内部继续合成各种化学元素。
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