謎底揭開！這裡有一個驚奇的故事，發現元素是在恆星中誕生的！

將近70年前，天文學家保羅·梅里爾(Paul Merrill)在加州帕薩迪納市的威爾遜山天文台(Mount Wilson Observatory)用望遠鏡觀察天空。

當他觀察到來自遠方恆星的光時，他看到了元素鍀的特徵。

這是完全出乎意料的。鍀沒有穩定的形態——物理學家稱之為「人造」元素。正如美林本人所言，「在明星中發現不穩定因素是令人驚訝的。」

當恆星形成時，任何的鍀元素都應該轉化為一種不同的元素，比如很久以前的釕或鉬。

作為一種人工元素，一定有人最近發明了美林公司(technetium Merrill)。但是在這顆恆星中，誰或什麼能做到這一點呢?

1952年5月2日，美林在《科學》雜誌上報道了他的發現。美林給出的三種解釋中有一個答案:明星創造了重元素!

梅里爾不僅解釋了一個令人費解的發現，他還打開了門，了解我們的宇宙起源。科學上的發現並沒有完全改變我們對世界的看法，但這一發現的確改變了我們的世界觀。

最新公布的宇宙圖像簡直令人震驚，而這一發現的影響至今仍在推動著核科學研究。

元素從何而來?

在20世紀50年代早期，還不清楚構成我們宇宙的元素，我們的太陽系，甚至我們的人體，是如何被創造出來的。最初，最流行的場景是它們都是在大爆炸中製造的。

第一種替代方案是由當時的著名科學家開發的，比如漢斯·貝特(諾貝爾物理學獎，1967年諾貝爾物理學獎)，卡爾·弗里德里希·馮·韋茲塞克(1957年)，弗雷德·霍伊爾(英國皇家獎章，1974年)。

但在保羅·梅里爾(Paul Merrill)的觀察之前，沒有人真的提出一個令人信服的理論來解釋這些元素的起源。

美林的發現標誌著一個全新領域的誕生:恆星核合成。這是研究元素，或者更準確地說，它們的原子核是如何在恆星中合成的。

科學家們不久就開始試圖弄清楚恆星中元素合成的過程到底是什麼。這就是核物理必須發揮作用的地方，來幫助解釋美林驚人的發現。

在恆星的中心熔化核。

磚塊由磚塊構成，元素由元素構成，恆星的核過程佔據了大量的氫原子，並形成較重的元素，從氦和碳一直到鍀和更遠的地方。

四名傑出的核(astro)物理學家在一起工作，1957年出版了《恆星的合成》:Margaret Burbidge (Albert Einstein World Award of Science, 1988)， Geoffrey Burbidge (Bruce Medal, 1999)， William Fowler(諾貝爾物理學獎，1983年)和Fred Hoyle (Royal Medal, 1974)。

這個被稱為B2FH的出版物仍然是描述恆星天體物理過程的參考文獻。同年，阿爾?卡梅倫(Hans Bethe Prize, 2006)在他的論文《恆星與核發生的核反應》中，獨立地提出了同樣的理論。

這是他們的故事。

星星都是沉重的。你會認為他們會因為自身的重力而完全崩潰，但他們不會。防止這種坍塌的是恆星中心發生的核聚變反應。

在一顆恆星中有數十億的原子。它們到處亂竄，有時互相碰撞。起初，恆星太冷了，當原子的原子核相互碰撞時，它們就會相互反彈。

由於恆星的引力作用，它的中心溫度升高。在這樣的熱條件下，當原子核相互碰撞時，它們就有足夠的能量合併在一起。這就是物理學家所說的核聚變反應。

這些核反應有兩個目的。

首先，它們釋放出能使恆星升溫的能量，提供外部壓力，防止其引力坍縮，並使恆星保持數十億年的平衡。

其次，它們將輕元素融合到較重的元素中。慢慢地，從氫和氦開始，恆星會製造出美林所觀察到的鍀，我們骨骼中的鈣和我們珠寶中的黃金。

許多不同的核反應導致了這一切的發生。它們在實驗室里很難研究因為原子核很難融合。

這就是為什麼在60多年的時間裡，核物理學家們一直致力於研究驅動恆星的核反應。

天體物理學家還在研究元素的起源。

今天，有更多的方法來觀察宇宙中元素創造的物質。

非常古老的恆星在它們形成的時候記錄了宇宙的組成。

隨著越來越多不同年齡的恆星被發現，它們的組成開始講述我們星系中元素合成的故事，從大爆炸後不久的形成到今天。

研究人員越多，圖像就越複雜。在過去的十年中，觀測提供了比預期更廣泛的元素創造過程的證據。

對於其中的一些過程，我們甚至還不知道它們發生在什麼樣的恆星或恆星爆炸中。但天體物理學家們認為，所有這些恆星事件都將它們的特徵組合到旋轉的塵霧中，最終形成了我們的太陽系。

最近的一個例子來自世界各地的引力和電磁觀測站所追蹤的中微子-恆星合併事件。

這一觀察表明，即使是合併中子星，也對宇宙中重元素的產生做出了巨大的貢獻——在這種情況下，所謂的鑭系元素包括了Terbium，釹和用於手機的鏑。

就像在美林發現的時候，世界各地的核科學家們都在忙著工作，在加速器里加班加點，搞清楚核反應能解釋所有這些新的觀測結果。

改變我們世界觀的發現並非每天都發生。但是當他們這樣做的時候，他們可以提供更多的問題而不是答案。

要找到新的科學拼圖的所有部分需要做很多額外的工作，把它們一步一步地放在一起，最終達成一個新的理解。

先進的天文觀測與現代望遠鏡繼續揭露越來越多的秘密隱藏在遙遠的恆星。最先進的加速器設施研究了在恆星中產生元素的核反應。

而複雜的計算機模型把它們放在一起，試圖重現我們所看到的宇宙的各個部分，同時向那些一直隱藏著直到下一個重大發現的人們伸出手。

阿耳特彌斯·斯皮魯，密歇根州立大學核物理學副教授，同時也是密歇根州立大學核天體物理學教授。

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