- ベストアンサー
鉄より重い元素はどうやってできるのですか?
こんにちは。 恒星のことについて調べていたら、核融合反応では鉄より重い元素はできないと書いてありました。 しかし地球には鉄より重い元素がたくさんあります。 ウランなどの質量量の大きな元素はどこでどうやって作られると考えれているのでしょうか? 教えてください。 よろしくお願いします。
- koguma_no_march
- お礼率90% (46/51)
- 天文学・宇宙科学
- 回答数7
- ありがとう数7
- みんなの回答 (7)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
>恒星のことについて調べていたら、核融合反応では鉄より重い元素はできないと書いてありました。 正確には、「恒星内で起る核融合では鉄より重い元素はできない」ということです。 質問の主旨は↓でよろしいでしょうか >ウランなどの質量量の大きな元素はどこでどうやって作られると考えれているのでしょうか? 回答:質量の大きい恒星が超新星爆発を起す時の圧力による核融合によって作られます。 (超新星爆発は、質量の大きい恒星(太陽の10倍以上)でなければ起りません。) 以下は、重い原子ができる過程です 恒星内では、水素が核融合する事により、エネルギーとヘリウムが作られています。 恒星は、この核融合のエネルギーが外部(表面)に向かう圧力となっています。 これが、中心核の引力によって引き込まれる物質を止めています。 その恒星内で水素が不足してくると、ヘリウムも核融合し始めます。 そうなると、それから生まれた元素も更に核融合をしていきます。 この結果、多くの元素が生まれます。 しかし、鉄は安定性が高く核融合を起しにくいので、恒星内部の圧力では鉄までしか作れません。 そうなると、核融合が行われずエネルギーが生まれなくなります。 その後、中心核の温度が上がり、鉄がヘリウムに分解されます。(光崩壊) これは吸熱反応なので、エネルギーが生まれません。 その結果、【重力崩壊】がおこり、超新星爆発がおこります。 この超新星爆発の圧力による核融合で、鉄より重い元素が生まれます。 【重力崩壊】 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%B4%A9%E5%A3%8A
その他の回答 (6)
- Verhalten
- ベストアンサー率17% (36/201)
>それでも疑問が残れば、また質問してみてください。 回答内容から。 Slow Processでの重金属プロセスは間違いであると証明されたのですか? http://ja.wikipedia.org/wiki/S%E9%81%8E%E7%A8%8B 種族IIでの超新星爆発で種族Iは既に重金属を含むと考えられますが、 種族IIと種族Iのr-processはどの程度の違いがあるのでしょうか?
お礼
すみません。mazeran さんへの質問となってしまっているので、私はどうすることもできません。 みなさんが丁寧に教えてくださったのでなんとなくわかったような気がしています。 mazeran さんとは個別に質問されてはいかがでしょうか。 私の質問はこれでとじさせていただきます。
- mazeran
- ベストアンサー率42% (221/518)
以前同じような質問があり回答しています。 ここの私の回答を、一読してみてください。 http://okwave.jp/qa/q4998665.html それでも疑問が残れば、また質問してみてください。
お礼
「中性子星」同士の衝突なんてものがあるのですね。 この広い宇宙でなぜぶつかってしまうかなんて想像もできませんが、そうやってできた物質で自分たちの世界ができているなんて不思議で素敵な気がしました。
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
一応念のため: #2 にも書きましたが, 「恒星内で起る核融合では鉄より重い元素はできない」ということはありません. より正確には 「恒星内でも鉄より陽子の多い元素を合成できる」 と書いた方がいいか? もちろんこれでも完全に正確ではなく, 実際の元素合成ではいったん [56Ni] が生成し, これが [56Ni]→[56Co]→[56Fe] と 2回の β崩壊を経て最終的な [56Fe] に落ち着きます. が, いずれにしろ「ニッケルより陽子の多い元素を合成できる」ことも事実です. そもそも超新星爆発における元素合成だけでは「現在宇宙にある元素の割合」が説明できないので, 「超新星爆発によらない元素合成」は理論上どうしても必要です. ちなみに「核子 1個当たりの結合エネルギー」が最大になるのは [56Fe] ではなく [62Ni]. ただしアルファ核としては [56Ni] が最大で [56Ni] + α → [60Zn] の反応は起きません. したがって, [56Fe] より大きな安定核を作るには ・超新星爆発で大量の中性子を叩き込む ・中性子を 1個ずつちまちまとひっつける のどちらかが必要です. ただし後者の過程では [209Bi] に中性子を当ててできる [210Bi] がベータ崩壊→アルファ崩壊して [206Pb] に戻ってしまうため, どう頑張ってもビスマスまでしか作れません.
お礼
ありがとうございます。 理論で導き出されるのですね。 難しくてよく理解できないのが正直なのですが、人類の科学ってすごいと思いました。
超新星爆発による高温高圧で鉄より重い元素ができます。短時間で崩壊するような元素までできるほどです。 これは「超新星元素合成」と呼ばれていて、詳細は以下のウィキペディア、さらにググってみるといいかと思います。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E6%96%B0%E6%98%9F%E5%85%83%E7%B4%A0%E5%90%88%E6%88%90
お礼
ありがとうございますね。 これらの理論は机上で導き出されたのでしょうか? 星を観測していてもそんなことがわかるのでしょうか。 とても不思議な感じがします。
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
ウランまでもっていくためには超新星が必要ですが, 鉛 (あるいはビスマス) で止めていいならそこまで過激な過程は不要です. ふつ~に核融合すると確かに鉄 (コバルト及びニッケル) で止まってしまいますが, ある程度の星になると「ふつ~じゃない反応」もおきたりしますし, 「エネルギーを発生ない」ことと「起きない」こととは同じではありません. 詳細は「r過程」とか「s過程」とかで調べてください.
お礼
ありがとうございました。 「r過程」とか「s過程」をみてみましたが、とても難しくて。けど科学はいろいろなことを解明しているのですね。
- tony3303
- ベストアンサー率27% (346/1262)
核融合 一般的にいえば、次のような理由から、核融合反応は非常に起こりにくい。標的として の原子核は極めて小さい。核融合が実現するには正電荷をもつ原子核同士が原子核の大き さ程度に接近する必要がある。古典物理学的には荷電粒子は電気的斥力エネルギー(クー ロン障壁)の以上の運動エネルギーを持たなければ接近することができない。このために 外部から入射粒子を加熱などにより加速する必要がある。このクーロン障壁は温度に換算 すると、109Kを越える。この意味で核融合は熱核融合と呼ばれることがある。そして、超 高温の下で物質は電子とプラスイオンが分離したプラズマ(plasma) 状態となる。太陽な ど恒星では、膨大な質量が集まり、その重力による収縮で大きな熱が発生して超高温とな る。(量子力学的にはクーロン障壁より低いエネルギーでもトンネル効果により核融合反応 が起こる。ただ、反応率が低い。) 1 宇宙における元素合成のサイクル すべての物質は核反応で作られた ビッグバンで水素(H)、ヘリウム(He), リチウム(Li)という軽い元素が合成された。 その後、恒星の誕生と成長とともに鉄(Fe)までの元素が作られた。鉄の原子核はもっと も安定である(質量数あたりの結合エネルギー最大)から、鉄よりも重い元素は出来ない。 恒星の一生の最終段階である超新星爆発により、それまでに作られた鉄までの元素が宇宙 空間に撒き散らされるとともに、鉄よりも重いウラン(U)までの元素が作られる。この ように撒き散らされた星のかけらのごく一部が人間を含む生物や地球を形成している。 引用しました。
お礼
ありがとうございました。 この地球ができる前にいろいろな星の中で自分たちの元ができたことってすごいって感じました。
関連するQ&A
- 鉄より重い元素のつくられるプロセスを教えて下さい。
お尋ねします。 ある本で、 「恒星での核融合反応で鉄までの元素がつくられ、超新星爆発で融合反応ではつくれない元素(鉄より重いウランまでのすべての元素を含む)をつくるものと考えられる」 とありましたが、鉄より重い元素がつくられる具体的なプロセスが書かれていませんでした。 どのようにして鉄より重い元素はつくられるのでしょうか? 無学なので難しい専門用語などはわかりません。詳しい方に簡単に教えていただければと思います。 お手数おかけいたします。回答、お願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 重い元素はどうやって出来たのでしょうか?
原子番号1の水素から原子番号4のベリリウムまでは、ビッグバン直後に出来たとのことで、 原子番号5のホウ素から原子番号26の鉄までは、星の核融合で出来たとのことですが、 それでは、原子番号27のコバルトから原子番号92のウランまでの元素はどうやって出来たのでしょうか?
- 締切済み
- 物理学
- 金などの重元素の誕生はどのように。
恒星の核融合反応によって水素から物質が誕生したと、高校時代習ったのですが、金など重い重元素はどのようにできたのでしょうか。恒星の核融合反応でつくられたとは考えにくいですね。また、そのような重元素が地球に存在するということは、現在の太陽の前に存在し、爆発した星は中性子星などの強力な星だったのでしょうか。
- 締切済み
- 天文学・宇宙科学
- いつ、ブラックホールが誕生するのでしょうか?
お世話になります。 本当にあるのか無いのかがよく解りませんが、ブラックホールがあるとすれば、その誕生の瞬間のことが知りたいと思っています。 太陽より10倍以上の質量を持つ恒星が核融合で作ることができるのは「鉄」までで、それどころかこの「鉄」は、それまでこの恒星が核融合で放出してきた全てのエネルギーを吸収し、爆縮を起こさせます。 爆縮した恒星は、その反動で爆発に転じて超新星になります。この爆発の中でなにやら複雑な核反応が引き起こされて「鉄」より重い、金やら鉛やらの元素を作りながら、広大な宇宙空間へ拡散されていきます。 その結果、ブラックホールだけが取り残されるらしいのですが、これで合っていますでしょうか?。 合っているとすれば、核融合で「鉄」が作られる以前では恒星は爆縮したり、爆発もしないということになると思うのですが、では「鉄」がどのくらい生成されれば恒星は超新星になることができるのでしょうか?。 もっと知りたいのは、作られた「鉄」が恒星のエネルギーを奪い、爆縮させる段階ではまだブラックホールの誕生までに至らないと思うし、爆発した後では既にブラックホールが出来上がっていると思うのです。だったら、いつ、どの段階でブラックホールが誕生するのだろうかということです。 このことでいつも頭の中がモヤモヤしています。どなたか、ど素人の私に知恵を恵んでいただけないでしょうか?。
- 締切済み
- 天文学・宇宙科学
- 鉄より重い元素の生成
鉄よりも軽い水素、ヘリウム以外の元素は恒星の終焉に伴って生成されると聞いたことがあります。それ以上の重い元素の生成はどのような過程で行われるのでしょうか。 また、炭素や酸素のように生命活動を担うような化学的性質を持った重い元素がこれから「発見」される可能性はないのでしょうか。
- ベストアンサー
- 天文学・宇宙科学
- 各元素別中性子、陽子の質量は?
核融合によって質量損失が起きるというのであれば、各元素によって中性子や陽子の質量も異なっていると考えるのが自然だと思います。 ところが一般に中性子の質量、陽子の質量といったときには、単体の質量を提示するだけで鉄の中性子の質量だの炭素の陽子の質量だのと元素を特定して記述しているのを見たことがありません。この理由を知りたいです。 1 各元素別の中性子の質量も陽子の質量も分っているが高度の専門事項などの理由で質問人の眼に触れないだけなのか、 2 それとも各元素の質量数と原子量が判っているだけで、その先の中性子の質量と陽子の質量の細目までは判っていないのか、 3 あるいは必要とあれば比例配分をすればよいなどといった計算式があるのか、 4 はたまた何れでもないのか、 解説をつけて事実を教示して欲しく存じます。 なお、当方は大目に見ても高校生の知識しかありません。また、考えたり調べたりしないと回答を読解できないことがありますので、お礼には幾晩も要する可能性があります。 よろしく、お願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 放射性元素の崩壊熱とは?
核分裂で発生する熱は、アインシュタインの式から判る質量欠損による膨大なエネルギーであることは理解できます。 一方使用済み核燃料などで、原子核が放射線を出して崩壊し、安定な核種に変化する過程で出るエネルギー、すなわち崩壊熱なるものの源はなんでしょうか。核分裂による質量欠損ではないと思いますが。 また、地球内部でマントルを溶かしている熱はこの崩壊熱であると言われていますが、マントルの中に大量の放射性元素が含まれていると聞いたことはありません。火山から流れ出る溶岩が大量の 放射性元素を含んでいるということは聞いたことがありません。それなのになぜ地球内部の加熱 方式が崩壊熱と言えるのでしょうか。 もし崩壊熱の説が正しいとして、地球内部にこのような放射性元素が集中してたまっていないと、永続的にマントルを溶かしていることは不可能でしょう。一部は地球表面にウラン鉱石などで露出して いるとしても、そのような大量な放射性元素が地球内部に集積している理由はなんでしょうか。
- ベストアンサー
- 物理学
- 地球には天然にウラン(元素番号96)までの元素が存在していますが、色々
地球には天然にウラン(元素番号96)までの元素が存在していますが、色々な関連資料を見ても、太陽の構成物質には鉄(元素番号26)までしか記載されておりません。何故でしょうか?
- ベストアンサー
- 天文学・宇宙科学
- 地球には天然にウラン(元素番号96)までの元素が存在していますが、色々
地球には天然にウラン(元素番号96)までの元素が存在していますが、色々な関連資料を見ても、太陽の構成物質には鉄(元素番号26)までしか記載されておりません。何故でしょうか?
- ベストアンサー
- 天文学・宇宙科学
- 地球の大部分がシリカでできていると小耳にはさみました。
地球の大部分がシリカでできていると小耳にはさみました。 恒星の核融合で鉄まで生成されると聞いたことがあります。 それより重い原子?は恒星の爆発の際の核融合で生成されると聞いたことがあります。 それなら何故シリカで核融合が大部分がとまってしまったのでしょうか? それとも各惑星で主構成原子?がそれぞれ異なるのでしょうか?
- 締切済み
- 物理学
お礼
ありがとうございます。 自分たちの地球にどうしていろいろな元素があるのか昔から不思議でなりませんでした。 私たちは昔、星の中にいたんですね。なんか不思議です。