宇宙重元素之謎：伽瑪射線爆發可能是關鍵工廠

物理學家提出驚人理論，認為來自坍縮恆星的高能光子噴流，可能是製造鈽等超重元素的秘密工廠。這項研究不僅挑戰傳統理論，更可能解釋地球地殼中發現的奇特宇宙輝光與金屬痕跡。

宇宙如何創造元素週期表上最重的元素？這個物理學界的重大謎團，如今有了突破性進展。由洛斯阿拉莫斯國家實驗室主導的研究團隊，將目光投向一個前所未見的環境：大質量恆星坍縮時產生的伽瑪射線爆發及其周圍物質（被稱為「繭」）。

發表於《天體物理學期刊》的研究指出，這些噴流內部的高能光子可能分解恆星外層，將質子轉化為中子。這種突然爆發的中子流可能引發連鎖反應，最終形成鈾和鈽等超重元素。

「製造鈾、鈽這類重元素需要極端條件，」洛斯阿拉莫斯物理學家馬修·芒波爾解釋，「宇宙中只有少數罕見環境能滿足，而這些地方都需要大量中子。我們提出的新現象顯示，這些中子並非預先存在，而是在恆星內部動態產生的。」

研究團隊的模型為「快中子捕獲過程」（r過程）的物理難題提供全新解方，引入恆星坍縮期間可能發生的新反應途徑。這項研究不僅解釋重元素形成，更涉及中子穿越物質的方式、複雜多物理系統行為等關鍵科學問題。

芒波爾描繪的場景中，當大質量恆星核燃料耗盡開始死亡時，中心會形成黑洞。若黑洞高速旋轉，其強大重力產生的「框架拖曳效應」會扭曲磁場，發射出強大噴流。這些噴流與恆星物質相互作用時，高能光子能將質子轉化為中子，為r過程提供燃料。

研究團隊計算顯示，這種光與物質的相互作用能在奈秒級時間內產生大量中子。由於不帶電荷，中子會被噴流「犁出」進入周圍的繭狀物質中。這些經歷相對論性衝擊的中子密度極高，可能觸發r過程，最終將形成的重元素拋射至太空。

這項研究還可能解釋「千新星」現象的起源——這種與長時伽瑪射線爆發相關的光學/紅外輻射輝光，過去被認為僅在中子星碰撞時產生。此外，科學家在深海沉積物中發現的鐵和鈽同位素，也可能源自這種高能噴流過程。

為驗證理論，研究團隊計劃進行更精密的模擬，包括複雜的微物理相互作用。這項研究不僅拓展我們對宇宙元素工廠的認知，更在國家安全等領域具有潛在應用價值。