文章指出，密歇根大学的研究团队通过研究古老恒星中的元素浓度，发现了宇宙中元素形成的新模式。他们确定恒星能够产生具有260个以上质子和中子的原子，并探讨了裂变过程在元素形成中的作用。希望通过观测中子星碰撞等极端场所来直接探测超铀元素，以深入了解元素起源和恒星内部的物理过程。然而，由于宇宙中快速中子俘获过程的极端条件无法在实验室中复制，研究人员面临一定挑战。总体来说，这项研究为我们提供了对元素形成和演化的新认识，预计阅读全文大约需要5-7分钟。*
密歇根大学安娜堡分校的研究发现，在宇宙中元素的丰富多样性是如何形成的，这是一个复杂且引人入胜的话题。根据他们的研究，自然界能产生的原子质量有一个上限，而这种极端条件通常发生在特定类型的恒星和超新星中。
宇宙中最重的元素是在特定恒星的炽热核心中产生的。天文学家通过研究不同恒星中存在的元素及其数量，可以了解元素是如何形成的。
主要作者伊恩·罗德勒（Ian Roederer）解释说，在其一生中，恒星将较轻的元素融合成较重的元素，这一融合过程是恒星发光的原因。当恒星死亡时，它会将这些较重的元素重新回收到太空中，这些元素可重新形成下一代恒星。
在罕见的超新星类型和中子星碰撞中，发生了所谓的“快速中子俘获过程”。在这个过程中，一阵快速的中子增长使得较轻的元素在不到一秒的时间内变成较重的元素。事实上，在我们的太阳系形成之前，古老恒星中的快速中子俘获过程产生了地球上一半的重元素。
现在，罗德勒和他的研究团队进行了一项基于过去三十年来详细描述银河系古老恒星中重元素浓度的研究的元分析。该团队专注于42颗古老的恒星，这些恒星中存在着不同浓度的快速中子俘获过程元素。
通过集体而非个别地检查这些恒星，他们能够识别出之前未被认识到的模式。他们发现，元素分为两个意外相关的组：一个较轻的组，包括钌、钯和银，以及一个较重的组，包括钆、镝和铒。解释这种关系的最可能的解释是，这些元素组部分是通过称为裂变的过程产生的，裂变是一个极其巨大的原子核分裂成两个较轻核的过程。
该团队在《科学》杂志上发表了其发现。
罗德勒解释说，“进行裂变的核都是放射性的。它们可能比自然界中发现的任何元素都要重，也比铀重，因此我们称它们为‘超铀元素’。如果我们的解释是正确的，那么我们在这些列在元素周期表中间的较轻元素中找到了裂变过程的碎片。”
研究人员的发现还确定了自然界可以产生的原子的最低重量界限。地球上自然存在的最重的铀原子在其核中有238个质子和中子。这项研究发现，恒星可以产生一个原子，其核中至少有260个质子和中子。
罗德勒补充说：“这比20世纪下半叶进行的核武器试验中回收的最重原子还要高。我们还不能说所谓的‘超重’原子是否存在——至少有284个质子加中子的原子——但我们的结果表明，今后回答这个问题是有可能的。”
另一个悬而未决的问题是裂变是如何工作的。
“你无法在实验室中，甚至在核武器中复制快速中子俘获过程的宇宙条件来进行近距离研究。条件太极端了，更不用说危险了，”罗德勒说。“我们对裂变的工作方式有一些想法，但我们没有可靠的天文观测证据来告诉我们哪些想法是正确的。现在我们有了第一个线索，告诉我们如何从恒星中寻找这些答案。”
罗德勒希望天文学家们很快能够直接在太空中探测到这些超铀元素。为此，天文学家需要观测一对碰撞的中子星——现在，研究人员可能可以使用2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜来做到这一点。这些碰撞的恒星和其他极端场所可能为科学家们提供研究裂变的机会。
罗德勒说：“在20世纪，科学家们将核武器用作物理实验。自那以来，美国已经过了几十年没有进行这些实验，对这些测试的伦理问题当时和现在都有很多复杂的讨论。我希望这项研究能激励我们思考如何使用对宇宙的观察来收集同样的信息，甚至可能追求之前无法回答的问题。”
新闻资料来源：Extreme conditions in stars produce the universe’s heaviest elements
可能感兴趣的问题：
1. 研究团队是如何确定恒星可以产生一个原子，其核中至少有260个质子和中子的？
- 研究团队通过元分析研究了古老恒星中重元素的浓度，并发现在这些恒星中存在着不同浓度的快速中子俘获过程元素。通过研究这些元素的分布和浓度，他们确定了恒星可以产生具有260个以上质子和中子的原子。
2. 研究人员发现的关于元素分组的新模式是如何影响我们对元素形成的理解的？
- 发现的新模式表明元素可以被划分为较轻的组和较重的组，这些元素之间存在意外的相关性。这提示一部分元素是通过裂变过程产生的，这种发现改变了我们对元素形成和演变的理解。
3. 研究中提到了裂变，裂变是如何发生的？它是如何与恒星形成元素的过程相关联的？
- 裂变是一种过程，其中一个巨大的原子核分裂成两个较轻的核。在恒星内部的极端条件下，裂变过程是形成重元素的一种机制，有助于生产超铀元素。
4. 为什么研究团队希望直接在太空中探测到这些超铀元素？这对我们的科学认识有什么意义？
- 直接在太空中探测到超铀元素将为我们提供更直接的证据和了解这些元素的性质。这有助于深入了解元素的起源和恒星内部的物理过程，并可能提供新的见解和发现。
5. 为了研究裂变的工作方式，研究人员需要什么样的情况和条件？为什么实验室中无法复制宇宙中的快速中子俘获过程？
- 研究裂变的工作方式需要极端条件，如快速中子俘获过程中发生的情况。实验室无法复制这些条件，因为宇宙中的情况过于极端且危险，不适合在地球上进行实验。
6. 研究团队在观测超铀元素的进展方面遇到了哪些挑战？他们如何计划解决这些挑战？
- 这些挑战包括需要观测中子星碰撞等极端场所来寻找超铀元素，以及如何利用詹姆斯·韦伯太空望远镜等工具来实现这一目标。研究团队计划通过天文观测和技术发展来解决这些挑战。
*简介与问答内容由人工智能chatGPT根据文章内容总结发散，仅供参考，如有冲突请以正文内容为准
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