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標 題: [摘錄]恆星演化模型即將大改版
發信站: 銘傳築夢別境 (Wed Feb 2 23:02:33 2005)
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天文物理學家發現：當溫度低於5 x 107 K時，3個氦-4（helium-4）融合成一
個碳-12（carbon-12）的3α過程（triple-alpha process），其發生的速率遠
高於從前的估計；然而當溫度超過109 K時，發生速度卻遠低於原本的預估。
由於發生於恆星內部的3α過程，與恆星演化速率多快有關，並與宇宙中不同元
素的豐度為何有密切關連，因此這項發現或許將使恆星演化理論大改版。相關
論文發表在「自然（Nature）」期刊中 (H Fynbo et al. 2005 Nature 433 136)。
3α過程主要是：兩個氦-4原子核以非常快的速度融合成極度不穩定的鈹-8（bery
-llium-8），鈹-8又迅即與第三個氦-4反應形成處於激發態的碳-12。 3α過程發
生速度的快慢，是決定整個宇宙各元素豐度的關鍵，因為這些元素會經由超新星爆
炸過程而散佈在宇宙各處。
丹麥歐胡斯大學（University of Aarhus）Hans Fynbo和其他瑞士、西班牙、荷
蘭英國、芬蘭、瑞典等地的天文物理學家，事實上是經由3α過程的反向過程來進
行研究。這些天文物理學家利用CERN和Jyvaskyla大學JYFL加速實驗室（JYFL Acc
-elerator Lab）製造生命期極短的放射性同位素硼-12（boron-12）和氮-12（ni
-trogen-12），並利用低能光束捕捉後，使其停留在一片薄銀箔上。這些不穩定的
同位素在銀箔上衰變成碳-12，位在銀箔周圍的精密儀器就可以偵測到碳-12發射出
的3種α粒子（即氦-4原子核）。
經過計算之後，Fynbo等人發現：當溫度低於5 x 107 K時，3α過程的反應速率明
顯高於NACRE（Nuclear Astrophysics Compilation of Reaction rates）公告的
標準值，顯示在第一代恆星中產生、達到足以催化氫核融合反應發生的碳元素數量
的時間，只有原來預估的一半；換句話說，恆星演化的速率，是原來所想的兩倍！
然而，從另一方面來看，當溫度超過107 K時，3α過程的反應速率比NACRE公告值
還低。這點對核融合反應的理論模型相當重要，因為在超新星爆炸過程中，各種重
元素的產生速率與數量都將大受影響。
Fynbo表示：當溫度介於107 K到1010 K之間時，3α過程的反應速率相差了約80倍
，嚴重受到溫度因素影響。
參考資料來源：http://physicsweb.org/articles/news/9/1/8, 2005.01.13
小編註：元素後方的數字代表這個原子的原子核中中子加質子的總數量，例如「氦
-4」是原子核中有2個中子與2個質子，一共為4顆基本粒子。
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