碳元素新发现或改写天体物理学

科学家实测碳元素的合成过程，发现比以前所知的速度快了34%。

如此大幅度的认知差异，将对恒星的演化和死亡过程、各种元素的产生、它们的来源，以及构成生命的丰富基础等多个理论模型产生深刻的影响。
 

科学家所知的是，恒星内部在只有几分之一秒的瞬间，通过“3氦过程”——即3个氦原子核(α粒子)聚合成碳原子核的过程，产生碳元素。

多年来，天体物理学家都认为发生这个过程的概率极其小，因此对宇宙中碳元素，以及更重的元素的由来不能作出明确的解释。

1953年，知名天文学家霍伊尔(FredHoyle)提出“3氦过程”是产生稳定碳元素的基础过程，后来科学家就把这个过程中原始的、不稳定的核状态称为霍伊尔态(Hoylestate)。

产生碳元素之后，恒星继续合成像氧、铁等这样更重的元素。

恒星内部产生的这些元素，最终成为诞生恒星系统内行星所需的气体和尘埃。

在地球上，碳元素是繁荣的生物圈的基本元素。

“这(霍伊尔态)是物质世界的奇观之一，简单地说，没有霍伊尔态，就没有我们!”澳洲国立大学(ANU)核物理系副教授基贝迪(TiborKibedi)说。

但是，从霍伊尔态诞生碳元素的概率非常低。

“每2500个霍伊尔态原子核，只有1个变为稳定的碳元素。

其它的都会失败。

”

直接观测碳元素的产生相当困难，这份研究找到方法进行间接观测。

他们向一张碳薄片发射一道质子束，产生霍伊尔态原子核。

其中只有很小一部分这种激发态下的原子核变回稳定的碳元素。

这个过程将发出正负电子对，研究人员通过特殊的光谱仪可以探测到。

实验结果显示，碳的合成率比以前所知的高出超过三分之一。

对于天文学上这样重要的演化过程来说，这个认知变化的幅度是相当大。

基贝迪说：“自1976年以来，没有人测量过这个数据，都想当然地认为这是已知的，这次的结果实在是出乎意料。

”澳洲国立大学天文物理研究学院的乔伊斯(MeridithJoyce)说：“产碳率如此大的提升将对现有的很多理论都产生重大的影响。

”“这包括恒星的演化过程、比碳更重的各种元素的产生、恒星年龄的测量、恒星寿命的估计、超新星爆发的概率，甚至它们将产生中子星还是黑洞的分析，都有着重要的影响。

”澳洲国立大学和挪威奥斯陆大学(UniversityofOslo)的研究人员用两种不同的方法进行了测量，研究结果分别发表在《物理评论C刊》(PhysicalReviewC)和《物理评论快报》(PhysicalReviewLetters)上。

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