宇宙中的氢是从哪里来的？

大学分数线2021-08-03 04:29:20admin2

构成氢需要哪些条件？

要了解这个问题，我们就得先从氢原子自身出发，仔细研究一下要构成一个氢原子需要具备哪些条件。目前来说，根据原子模型，我们知道，氢原子是由一个电子和一个原子核构成的，而原子核内有一个质子。

但这还没完，根据粒子物理标准模型，质子还是可以再分的，质子是由夸克构成的。

一共是三个夸克，分别是2个上夸克和1个下夸克，其中上夸克带2/3个电荷，下夸克带-1/3个电荷。因此，质子的电荷为：2/3+2/3-1/3=1。

但其实这里还有一个问题，那就是夸克为什么可以构成质子，这就要提到强相互作用了。

传递强力的是胶子，用来把夸克束缚在一定范围内。夸克只要距离越远，强相互作用就会越强。因此，夸克其实有点类似于被关了监狱一样，被困在之子中。这也被称为夸克禁闭。

除此自外，我们在描述一个粒子时，常常会用到三个物理量，分别是电荷，自旋和质量。对于质子的自旋，目前还没有完全搞清楚原理。而质子的质量，99%来自于强相互作用产生的能量（根据爱因斯坦质能方程E=MC^2，质能等价，可以换算成质量。），而1%来自于夸克的质量。而根据希格斯机制，夸克的质量来自于希格斯场，希格斯玻色子则是希格斯场的振动。所以，最后，我们可以来总结一下：构成一个氢原子需要：

夸克电子传递强相互作用的胶子希格斯场（希格斯玻色子）

粒子的起源

所以，其实科学家通过粒子物理标准模型将四大作用力中除了引力之外的三种力统一了起来。而传递这些里的是基本粒子，这一类粒子也被称为玻色子。而构成物质的粒子则叫做费米子。

所以，产生氢元素的问题在这里转换成了寻找基本粒子起源的问题。而这个问题，其实要从宇宙大爆炸说起。话说在138.2亿年前，发生了宇宙大爆炸。

在大爆炸第一秒内发生了许许多多的事情。一开始宇宙开始降温，空间距离膨胀，四大作用力逐渐分解开来。此时，宇宙出现了各种基本粒子，其中就有夸克和胶子、电子、希格斯玻色子。

后来各种基本粒子在希格斯场中获得了质量，而在胶子的作用下，出现可“夸克禁闭”，也就是说形成了质子。质子中1%的质量来自于夸克和希格斯场的相互作用，99%的质量来自于强相互作用。

但是，此时的温度还很高，还是等离子体。随着温度进一步的下降，大概在宇宙大爆炸之后的38万年后，电子和原子核结合成为原子。

因此，其实宇宙开始初期，宇宙中主要的元素就是氢元素，占比达到了70%多，其次是氦，其他元素还不到1%

其他元素

除了氢元素之外，其实其他的元素是在恒星内部合成的，所以恒星也叫做元素炼丹炉。具体来说，就是恒星的主要分成是氢元素和氦元素。然后恒星的核心发生着核聚变反应。这个核聚变反应有两条路径：质子-质子反应链和碳氮氧循环。

结果就是，4个氢融合成1个氦-4。发现没有？这时候顺位就提高了。所以，恒星其实一直都在炼“元素”，往原子序数高了反应。

但并不是说，可以一直反应下。由于铁的比结合能很高，意思是核聚变产生所需要的能量比反应输出的能量还要大，也就是入不敷出的，大多数的恒星都停在了铁元素之前。如果，质量还特别大，有可能会产生超新星爆炸，这时候就可以合成铁之后的元素。