对话诺奖大师：物理篇

元素起源主要研究宇宙空间各种元素（核素）形成的条件.过程及其发生地点的学科。元素起源的研究与核物理、天体物理和天体演化等学科密切相关。

【基本信息】

空间化学的一个分支。主要研究宇宙空间各种元素（核素）形成的条件、过程及其发生地点的学科。元素起源的研究与核物理、天体物理和天体演化等学科密切相关。

研究简史元素起源是宇宙物质的形成和演化问题的一个组成部分。元素起源理论是在元素宇宙丰度的测定、现代核结构理论和宇宙起源理论的基础上逐步完善起来的。

1889年克拉克(F.W.Cl╠rke)提出元素起源于原始的“不可分原质”的近代设想。1949年,伽莫夫(G.Gamow)等提出了宇宙起源的大爆炸模型。设想物质源于中子，通过早期致密宇宙的中子结合过程建造宇宙的所有元素，但是由于不存在质量数为5和8的稳定核素，使得过程不能跨越这两个质量间隙合成重于He和Li的核素。

另一个设想是通过恒星核反应过程建造宇宙元素。1939年贝特(H.A. Bethe)等建立了恒星氢燃烧合成氦的理论。1946年霍伊尔(F. Hoyle)的工作开创了恒星核反应逐步合成重元素研究的现代历史。霍伊尔等(1956)和卡梅伦(A.G.W.Gameron,1957)分别描述了建造宇宙元素所需的核过程。1957年伯比奇(M.Burbidge)、伯比奇(G.Burbidge)、福勒(W.A. Fowler)和霍伊尔的论文《恒星中元素合成》综合了这方面的研究成果，计算了各种核素合成过程,初步解释了元素宇宙丰度的基本特征,奠定了元素起源现代理论的基础。以后阿内特(W.D.Arnett)、克莱顿(D.D.Clayton)和特鲁兰(J. Truran)等又发展了爆炸核素合成理论。为了解释宇宙的Li、Be和B的丰度，雷韦斯(H.Reeves)等于1970年提出了银河宇宙线与星际物质相互作用生成轻元素的假说。

伽玛射线暴（Gamma Ray Burst, 缩写GRB），又称伽玛暴，是来自天空中某一方向的伽玛射线强度在短时间内突然增强，随后又迅速减弱的现象，持续时间在0.1-1000秒，辐射主要集中在0.1-100 MeV的能段。伽玛暴发现于1967年，数十年来，人们对其本质了解得还不很清楚，但基本可以确定是发生在宇宙学尺度上的恒星级天体中的爆发过程。伽玛暴是目前天文学中最活跃的研究领域之一，曾在1997年和1999年两度被美国《科学》杂志评为年度十大科技进展之列。

伽马射线暴是宇宙中发生的最剧烈的爆炸，理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体（黑洞或中子星）合并而产生的。伽马射线暴短至千分之一秒，长则数小时，会在短时间内释放出巨大能量。如果与太阳相比，它在几分钟内释放的能量相当于万亿年太阳光的总和，其发射的单个光子能量通常是典型太阳光的几十万倍。(www.xing528.com)

天体物理学(astrophysics)既是天文学的一个主要分支，也是物理学的分支之一，它是利用物理学的技术、方法和理论来研究天体的形态、结构、物理条件、化学组成和演化规律的学科。

天体物理学分为：太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、行星物理学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化学等分支学科。另外，射电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是它的分支。

用物理学的技术和方法分析来自天体的电磁辐射，可得到天体的各种物理参数。根据这些参数运用物理理论来阐明发生在天体上的物理过程，及其演变是实测天体物理学和理论天体物理学的任务。

天体上发现的某些奇特现象也能启发和推动现代物理学的发展，一些天体所具有的极端条件和宇宙环境为物理学提供了极好的天然实验室。而理论物理学中的辐射、原子核、引力、等离子体、固体和基本粒子等理论，为研究类星体、宇宙线、黑洞脉冲星、星际尘埃、超新星爆发奠定了基础。

【研究意义】

人类对宇宙的认识不断扩大，不仅使人们愈来愈深入地了解宇宙的结构和演化规律，同时也促使物理学在揭示微观世界的奥秘方面取得进展。氦元素就是首先在太阳上发现的，过了二十多年后才在地球上找到。热核聚变概念是在研究恒星能源时提出的。由于地面条件的限制，某些物理规律的验证只有通过宇宙这个“实验室”才能进行。六十年代天文学的四大发现——类星体、脉冲星、星际分子、微波背景辐射，促进了高能天体物理学、宇宙化学、天体生物学和天体演化学的发展，也向物理学、化学、生物学提出了新的课题。