大家好，今天小编关注到一个比较有意思的话题，就是关于原子未解之谜的问题，于是小编就整理了2个相关介绍原子未解之谜的解答，让我们一起看看吧。
据说宇宙最后所有的元素都会变成铁，这是为什么？
理论上有可能，但现实不可能，因为宇宙有生命，等不了那么久了。宇宙的终极形态不可能是铁。富含铁元素只是宇宙演变过程中的一个较长时间阶段而已。
我们都知道铁元素是元素周期表上第26位，其中以铁56的结合能最大。
这也是宇宙中最稳定的原子结构了。在铁以上的元素很难聚变了，当然理论上也是存在铁聚变的可能。不过需要温度达到上千亿度，不管是人为还是自然都几乎不可能创造如此高的温度。即便是恒星的超新星爆发，其核心温度都达不到千亿摄氏度。这就意味着恒星的聚变的最后元素就是铁。
而在铁元素之上重元素容易裂变，之后裂变到铁就基本停止了。
也就是说，在原子序数26以下的元素会聚变到铁停止。在原子序数26以上的元素会裂变到铁停止。这是因为铁最稳定，元素总是朝向稳定的状态演变。
不过科学家预计，宇宙中的氢要完全聚变殆尽，起码需要百万亿年，要完全聚变到铁起码需要数百万亿年。宇宙的预期寿命才是1500亿年。
在宇宙死亡之前，宇宙中不可能全部元素都变成铁。
有的答主提到了质子衰变，认为宇宙最后会衰变成轻子们的天下，我认为这几乎不可能。因为宇宙中的所有质子衰变一次，起码需要10^30年，也就是100万亿亿亿年，宇宙早凉了。按照费恩曼的宇宙循环理论，还没等到质子衰变完，宇宙已经开启数亿轮周期循环了。
大家都知道，如果从氢元素开始聚变，那么最终会停在铁元素。但是宇宙中本来就存在铁之后的元素，比如我们熟悉的黄金和白银。宇宙最后会变成铁，当然这个说法就是有问题的了。
在恒星内部，通过核反应最高只能聚变出铁元素。铁56的比结合能最大，再要合成更重的元素，就不是放热反应，而是吸热反应了，因此更重元素无法通过核聚变来产生。那是不是所有重元素都来自超新星或双中子星合并呢？也不尽然，在恒星内部，也有一条持续稳定的路径，让比铁重的元素逐一生成，这就是“慢中子俘获”。
第一代超新星爆炸出一些重元素的碎屑，有些飘荡在宇宙空间，凝结成行星，也有些被其他恒星吸引过去，成为进一步核反应的母核。在恒星内部，有着各种各样的辐射，其中就有中子辐射。偶然的机会，“贪吃蛇”母核将中子俘获过去，“吃”进肚里，变成更大的原子核。这个过程很漫长，可能要一年，甚至十年，才会发生一起俘获事件，所以称为“慢中子俘获”。
这些原子核就如同滚雪球一般，越来越大。然而雪球毕竟是有限度的，吃胀肚子的不稳定原子核会发生β衰变，吐出电子和中微子，变成了原子序数+1、原子量相同的其他元素。
▲原子核吃进中子，吃多了会“消化不良”，发生β衰变，中子变成质子。
比如银109“吃”掉一个中子，变成不稳定的银110，立刻衰变成镉110。镉元素比较能“吃”，连吃五个中子一直吃到镉115，才衰变成铟115，然后是铟116，又衰变成锡116。偶数位的锡也是个“吃货”，接连吃掉五个中子，到了锡121才撑不住，衰变成锑121。
原子核就是这样通过“慢中子俘获”过程，如同滚雪球一样越来越大，最终到了铊元素，遇到了问题。
▲从银到锑的慢中子俘获过程。
理论上，在遥远未来的某一时刻，宇宙中的所有元素有可能都会转变成铁元素，准确的说是铁-56。
热力学第二定律表明，作为孤立系统的宇宙，它的熵始终在增加，即混乱度会越来越高，有用能会越来越少，这就是熵增原理。基于这种原理，宇宙中的总熵终有一天会达到最大值，宇宙万物处于热平衡，这就是宇宙的可能最终结局——热寂。
在宇宙演化到热寂结局的过程中，如果整个宇宙没有发生质子衰变，那么，宇宙中的元素都将会转化为铁元素。因为在所有元素中，铁-56的比结合能最大，原子核最为稳定，熵值最大。
因此，在量子隧穿效应的作用下，比铁轻的元素会发生核聚变形成铁-56，比铁重的元素会发生核裂变形成铁-56，所以宇宙中所有元素最终都会转变成铁-56，使得宇宙的熵达到极大值。不过，宇宙物质衰变成铁的时间还早得很。根据理论预测，这个时间至少要在10^100年之后才会开始。
其实宇宙在刚刚诞生的时候，只产生了两种元素，一种是氢元素，一种是氦元素，前者占75%，后者大约是25%。
这两种元素随着恒星的聚变，就产生后面的元素，例如碳，氧，钙，氮等等，那么一直到第26号元素铁为止，恒星的聚变才算真正结束。
按照这个理论，宇宙中的氢和氦，终有一天会全部变成铁，而铁既不能聚变，也不能裂变，所以我们这个宇宙，终有一天会走向死亡。
到时候没有恒星，没有生命，当然也就没有人类了，但这个过程非常的漫长，大概需要10的14次方（100万亿年），宇宙中的氢才会用完。
但这里还有一个问题，就是如果不考虑质子衰变，在大一统理论当中，质子是会衰变的，但衰变的周期及其漫长。
大概在10的36次方年之后，宇宙中有一半的质子衰变光子和轻子，而在10的40次方年之后，所以的质子都衰变完毕。
这个时候宇宙中的物质，只会存在两种，一种是轻子，一种是黑洞，而黑洞则会缓慢蒸发，大概在10的100次方年之后后，99%的黑洞都会蒸发完毕。
而一些超大质量的黑洞，则会在10的150次方年之后蒸发完毕，最后在10的1000次方年之后，宇宙彻底进入热寂。
这个宇宙基本已经死亡，没有生命，甚至连天体都没有，但宇宙是否会变成这样，一切还只是人类的猜测......
据说宇宙最后所有的元素都会变成铁，那不是老了都变成铁，变成“老铁”。难道老铁真的是并非浪得虚名？
科学的解释是：虽然在所有的元素中，铁56的结合能最大，最稳定，最不容易发生核反应，但铁元素并非宇宙的最终归宿。
一、从宇宙的演化角度来看，铁核恒星多是无法稳定存在的。
1、超大质量恒星演化到后期，当内核的硅聚变成铁(56)积攒到一定程度，往往会发生大规模的爆发，将所有物质向外太空抛洒。包括铁元素在内的一切抛洒物，最终又将为新的恒星作嫁衣裳。
2、超大质量恒星将原子核外的电子压入核内，电子与质子结合成中子，形成中子星。
3、或者恒星质量再足够大，引力塌缩直接形成黑洞。
但中子星和黑洞，均不是以质子数概念的元素形式存在。
二、从“熵增原理”考虑
作为孤立系统的宇宙，终有一天熵值会达到最大化而最终稳定，即宇宙万物最终处于热平衡状态——“热寂”。
那时，夸克、轻子和传播子等基本粒子的混沌态才是宇宙最终归宿。
中微子的存在被证实了吗？
是的，中微子的证实可以追溯到1956年，当时物理学家Clyde Cowan和Frederick Reines在美国南卡罗来纳州的萨凡纳河核电站进行了一系列实验。他们使用了一台核反应堆来产生大量的反中子，并将其射向一大容器水，观察水中是否会有中微子与反中子发生相互作用。
为了探测中微子的存在，Cowan和Reines***用了一种被称为液体闪烁体的探测器。液体闪烁体中含有一种称为氯化物的物质，在中微子与反中子相互作用时，会产生一个中子和一个正电子。正电子会与液体闪烁体中的氯原子相互作用，释放出光子。这些光子被闪烁体中的荧光材料吸收，产生可测量的闪烁光。
通过监测液体闪烁体中的闪烁光，Cowan和Reines成功地探测到了中微子与反中子相互作用产生的正电子。他们在实验中观察到了与中微子相互作用产生的正电子辐射的信号，并且排除了其他可能的干扰源。
这个实验于1956年成功完成，标志着中微子的首次直接探测。Cowan和Reines因此获得了1995年的诺贝尔物理学奖，以表彰他们对中微子的发现做出的重要贡献。
到此，以上就是小编对于原子未解之谜的问题就介绍到这了，希望介绍关于原子未解之谜的2点解答对大家有用。
