科学家首次计算出霍伊尔状态

2011-5-11 09:34 来源: 中国科学院
630 收藏到BLOG

  碳是宇宙形成的基石,在宇宙形成的过程中,碳核的某种状态——霍伊尔状态起着至关重要的作用。1954年,科学家在实验中观测到了这种状态,但一直未曾计算出这种状态。据美国物理学家组织网5月9日报道,德国、美国科学家在最新一期《物理评论快报》杂志上发表论文称,他们计算出了碳核的这种状态,新进展有助于科学家更深入地了解宇宙的起源。

  霍伊尔状态由英国天文学家弗雷德·霍伊尔提出,其是一种富含能量的碳核形式,对生命以及宇宙的形成至关重要。霍伊尔认为,3个氦原子核(α粒子)在恒星温度下发生聚变反应形成一个碳核时(该反应发生在重星球炽热的内部)必须经过该状态。如果该状态不存在,宇宙只会形成很少量的碳或氧、氮、铁等其他更高级元素。如果没有这种碳核,生命或许不会存在。

  早在1954年,科学家就通过实验证实了霍伊尔状态确实存在,但一直无法计算出这种状态。因为这种形式的碳仅包含三个连接非常松散的氦核,它也从不单独“现身”,只同碳的其他形式结伴而行。

  科学家使用一种新的、经过改进的计算方法,利用当今欧洲最快的超级计算机“巨人”(JUGENE),耗时一周精确地计算出几个核粒子之间的作用力,计算结果同实验数据完美匹配。因此,科学家确信,他们计算出了这种霍伊尔状态。

  德国波恩大学亥姆霍兹核物理研究所的科学家乌尔夫·梅贝勒表示,有了该计算结果,科学家就能分析这种不稳定的、富含能量的碳核形式的每个细节,最终知道它多大、结构是什么,这也意味着科学家能深入了解宇宙中各种元素如何形成的整个链条。

  未来,科学家甚至能用该最新进展回答哲学问题。几十年来,人择原理一直认为,自然常数必须毫无例外地拥有确定值,否则,我们就无法观测宇宙。拥护该理论的科学家一直以霍伊尔状态为首要例子。

  梅贝勒表示,将这种理论应用在霍伊尔状态,就意味着其必须精确地拥有它应该拥有的能量数量,否则,人类就不会存在。现在,我们能在一个拥有其他参数的变化了的世界中,计算出霍伊尔状态是否确实拥有不同的能量值,如果情况真是如此,那就证实人择原理是正确的。