历史上，黄金因其稀有性和稀有性吸引了众多“炼金术士”。他们一直想“把普通材料变成黄金”，日夜在炼金炉边上忙碌，但无论他们怎么努力，都无法实现把普通金属变成贵金属的梦想。

不仅人类很难把石头变成金子，有时候连恒星的“大熔炉”也产不出金子。我们几乎都知道，动物、植物、矿物，各种金属，当然也包括黄金，地球上几乎所有的元素都来自太空。

然而，在大爆炸后的最初几分钟内，只产生了周期表的前四种元素：氢、氦、锂和铍。所有比铍重的元素都是由恒星内部的核聚变形成的，但这一过程在铁形成后就停止了，因为铁原子核是所有重元素中最稳定的。

那么，比铁重的黄金在宇宙中从何而来呢？

重金属的来源

为了得到比铁重的元素，需要使用一个小的“助手”——中子。这是因为中子不带电，当它们轰击铁芯时，更容易与铁芯结合。

中子轰击铁心时有两种情况：“快中子俘获”“慢中子俘获”和。当种子核（如铁核）捕获一个中子时，就会形成一个质量为1、质子数恒定的同位素核。然而，最早形成的原子核几乎是极其不稳定的，将经历β衰变（即释放一个电子）。因为电子携带一单位的负电荷，衰变后原子核的原子序数增加1。这样，元素周期表的元素就形成了，紧靠着种子核。这个过程被称为“慢中子俘获”，也称为“s过程”。将产生锶、钡、铅和其他元素。这种反应通常发生在中子流强度相对较低（或中子较少）时。

快中子俘获，又称R过程，是种子核（如铁核）俘获中子形成质量为1、质子数恒定的同位素核的过程。在新核发生β衰变之前，它俘获了第二和第三个中子，形成了质量增加的同位素核。直到质量大到不能再大，β衰变才会发生。这个过程会产生比较重的元素，包括铀元素和金元素。这种反应通常发生在中子流强度较高（或更多中子）时。

一般来说，慢中子俘获是指一个中子进入并衰变一次；快中子俘获是指一次俘获多个中子并衰变一次。

显然，为了生产黄金，“s过程”必须在宇宙深处进行。如果“s过程”可能发生，则必须满足以下条件：

首先，应该有一个没有杂质的相对纯净的中子源。

其次，需要一个重元素原子核（比如铁）作为“起始种子”来“捕获”这些中子。

最后，这些物质需要在极其高温的环境中熔化。最好是在大爆炸的环境中，因为黄金需要以高速从恒星中抛出，才能长途旅行。

第一位炼金术士：超新星

根据这些线索，科学家发现了隐藏在宇宙深处的第一位炼金术士：超新星。

大质量恒星的核心不断融合，形成较重的元素。起初，聚变产生的热膨胀力足以抵抗巨大的重力。然而，当核聚变继续到铁的阶段时，由于进一步核聚变的失败，恒星的热膨胀力丧失，因此恒星在重力的作用下坍缩，坍缩过程中产生巨大的能量，称为超新星爆炸。

当超新星发生爆炸时，恒星其内部的核心被强大的重力挤压，内部的质子和电子被迫熔合形成中子，从而将核心变成中子星。当然，中子星也可用作纯中子源。喷出的恒星物质富含铁和热量，符合上述第二和第三个条件。

上世纪90年代，科学家们用电脑模型模拟了这一壮丽景象。当一颗大质量恒星的核心坍缩半秒时，它将继续喷射中子超过一分钟。同时，铁心将不断捕获中子，产生令人垂涎的贵金属，以及周期表底部的各种重金属。

几十年来，超新星爆炸并产生黄金的观点最令人信服。然而，随着计算机模型越来越精确，人们发现“炼金术士”超新星的能力可能有限，因为中子星发射的中子似乎太少，只能建造一个小“拱顶”，这还不足以解释宇宙中这么多大的“拱顶”。

例如，美国和欧洲共同体1985年发射的一颗卫星曾经探测到一颗含金量非常高的恒星。这颗星位于巨蟹座，双子座以东，狮子座以西。它距离我们居住的地球16.9亿光年，是太阳的9倍大。科学家推测，其表面有超过亿吨的黄金，是地球上黄金含量的100多万倍。超新星爆炸显然不足以产生如此大量的黄金。

这样，科学家就必须回到起点。但他们坚信中子星是黄金生产中最重要的部分。因为在宇宙中，只有中子星才有这么多中子。问题是中子星有很强的引力场。我们怎样才能使中子星发射出大量的中子？

文章来源：《中国金属通报》 网址: http://www.zgjstbzz.cn/zonghexinwen/2021/0330/888.html