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#科技#宇宙#宇宙探索#加速器#锦2020年12月,四川锦屏山下2400米深处,一个白色光斑发出耀眼的光芒——锦屏深地核天体物理加速器成功出束。这是一道可能揭示生命起源的“宇宙之光”。 我们究竟从何而来?从古至今,人类都在思考这个问题。经过近一个世纪的探索,科学家们终于勾勒出宇宙诞生的大概轮廓:约138亿年前,一个奇点的大爆炸开启了万物的演化之旅。然而,宇宙的演进仍有无数未解之谜:构成物质世界的上百种元素从何而来?这些元素与星辰之间又存在着怎样的联系?人类能否在地球上重现宇宙演化进程,破解这些终极奥秘? 让我们深入2400米的地下实验室,在极深处探索恒星演化,寻找生命起源的密码。 用极小的原子核去解释极大的宇宙 核天体物理,是一门用原子核物理解释星体能量产生与元素演化的学科。通俗而言,就是用极小的原子核,去解释极大的宇宙演化规律。 推动宇宙演化的巨大能量,也正源自微观世界中的核反应。核反应与燃烧煤炭的化学反应看似相近,实则不同:化学反应中,分子结构改变;核反应中,则是原子核的转变。这一微小差异,却带来百万倍的能量放大——足以驱动星体的演化。 以太阳为例。为什么太阳能持续发光发热?太阳内部无数次的聚变反应,如同无数氢弹持续爆炸带来光和热。然而,恒星在氢燃烧之后的演化路径,以及氢、氦之外元素的生成机制,仍困扰研究人员多年。 对于科学家而言,要拼凑出恒星演化的完整图景,必须像“侦探破案”般,还原恒星内部的原子核反应和衰变过程。然而,即便是距离我们最近的恒星——太阳,要精确观测其内部核反应也困难重重,要测量它的核反应规律更是一大挑战。 那么,能否在地球上制造一个“迷你宇宙”,去还原天体环境中的核物理过程,从而破解恒星诞生和演化之谜呢? 科学家经过长期探索,终于找到了工具——加速器。 加速器利用静电将带电粒子加速至接近光速,模拟恒星内部的核反应条件。以锦屏加速器为例:离子源犹如一个高温炉,将需要的粒子“蒸发”出来,在40万伏特高压驱动下,粒子被加速至接近光速,经由电磁铁“拐弯”,在反应靶的地方轰击原子核,就可以测量到每次核反应产生的概率,进而推演天体中元素的合成速率。 凭借这一工具,科学家已取得诸多重要成果。宇宙大爆炸后约30分钟内,氢、氦、锂3种元素率先诞生;经过约4亿年漫长、平稳的核燃烧,碳、氮、氧一直到铁等元素相继生成,最终构成地球、太阳乃至整个宇
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