【宇宙奧秘】原子從哪裡來？物理學家帶你探索物質起源

地球上幾乎所有物質都是由原子構成的，但這些構成萬物的基本單元究竟是如何產生的呢？讓我們跟著物理學家一起探索這個有趣的科學問題。

諾貝爾物理學獎得主理查·費曼曾說過，如果只能傳達一項科學知識給後人，那就是「萬物皆由原子構成」。

要了解原子如何形成，我們必須先認識原子的結構。每個原子都有一個由質子和中子組成的原子核，周圍環繞著帶負電的電子。質子帶正電，電子帶負電，而中子不帶電。一個原子中的質子數與電子數相同，因此整體呈電中性。

宇宙中最常見的是兩種最簡單的原子：只有1個質子的氫原子，以及有2個質子和2個中子的氦原子。根據科學家觀察，宇宙中約90%是氫原子，8%是氦原子。

這些簡單原子主要形成於宇宙大爆炸後約40萬年，當時宇宙溫度已降至約攝氏2760度。在此之前，電子能量太高無法穩定圍繞原子核運行。科學家推測，宇宙剛誕生時溫度極高，隨著膨脹逐漸冷卻，才讓原子得以形成。

至於更重的原子如碳、氧等，則是在恆星內部透過核融合反應產生的。恆星核心極高的溫度和壓力，能讓質子與中子克服電磁斥力結合，形成更重的原子核。這個過程稱為「核融合」。

比鐵更重的元素則需要更極端的環境才能形成，例如超新星爆炸或中子星碰撞。這些劇烈的天文事件會釋放巨大能量，創造出金等重元素並拋射到宇宙中。

科學家目前仍在研究其他可能產生重元素的宇宙現象，例如黑洞形成的過程。此外，宇宙中還存在著不屬於普通原子的「暗物質」，其本質仍是未解之謎。

探索原子起源需要結合相對論、核物理等多種知識。雖然還有許多未解的謎團，但透過科學研究，我們正一步步揭開物質構成的奧秘。