比例道

なぜ核反応は鉄に収れんするのか

2022年3月30日 07:00 ・ 物理 ・ 元の記事
恒星の核融合が進むと最終的には鉄になると本に書いてある。なぜに鉄?といろいろ調べると日本製鉄のページに分かりやすく書いてあった。原子(核子)の質量が最も軽いからだとか。
陽子や中性子の質量は元素が違っても同じはずなのに、そんなことあるの?と周期表で調べると鉄の原子核は陽子が26個で中性子が30個なのに、原子量が55.845しかない。水素の原子核は陽子が1個で原子量が1.00798だ。これは変だなと思った。
調べると原子量というのは自然界に存在する同位体も含めたその元素の重さだった。水素の原子量が1より大きいのは水素の同位体が存在するからだ。陽子1個と中性子1個を持つ重水素はウィキペデイアによると、「地球上での重水素の存在比は0.0026 – 0.0184%(モル分率または原子分率)である」だとか。じゃあ、鉄の原子(核子)の質量が最も軽い理由は軽い同位体の存在が多いからなの?と思ったらそれは間違いだった。原子量が56より小さい理由はそれでよいが、鉄の原子(核子)の質量が最も軽い理由には同位体の存在比は関係ないとウィキペディアの鉄の項にあった。それならなぜ軽い?

陽子と中性子の結合エネルギーが陽子26個と中性子30個のときに一番大きいのかなと思ったら、それも間違いでウィキペディアによると「56Feは核子当たりの質量が最も小さい原子である。そのため、最も安定な原子核であり核分裂反応も核融合もせずエネルギーを放出しないと誤解されるが、核子当たりの結合エネルギーが最大となるのは62Niと58Feの2核種である。しかし、56Feは核反応において軽い核種から容易に作り出すことができるため、大質量星内部の元素合成の終点であり、宇宙空間では他の金属と比較してもより一般的である。」
だとか。

さらに疑問が増えた。なぜ58Feや62Niが核融合の最終生成物じゃないの?短時間のネット探索では、その答はまだ見つからない。

別の宇宙でも56Feが核融合の最終生成物になるのだろうか。別の宇宙では光速などの定数も違う可能性があるのだろうか。

2022年の記事 ・ トップ