宇宙第二大豐富元素是什么 科學(xué)家用了三十多年 才接受它的存在

氦元素的存在。80年前開(kāi)始，我們開(kāi)始探索并了解所有自然界中的元素，從我們最為熟悉的鐵和碳，一直到最近被發(fā)現(xiàn)的鈁元素。雖然大部分元素是通過(guò)精密的化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)的，但對(duì)于宇宙中第二最豐富的元素來(lái)說(shuō)，發(fā)現(xiàn)的過(guò)程卻與眾不同。

氦是最不活躍的元素之一，也是一種稀有氣體。通常情況下，氦是無(wú)色、無(wú)味的，而且是唯一一種無(wú)法在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下固化的物質(zhì)。然而，最早發(fā)現(xiàn)氦元素的地方并非是地球，而是太空。科學(xué)家花費(fèi)了三十多年的時(shí)間才開(kāi)始接受氦元素的存在。氦主要用作保護(hù)氣體、氣冷核反應(yīng)堆的工作流體和超低溫冷凍劑。此外，由于氦的密度比空氣小且性質(zhì)穩(wěn)定，它還可以用作浮升氣體。

最初，氦元素是在19世紀(jì)60年代于太陽(yáng)大氣層中被發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)，俄國(guó)化學(xué)家德米特里·門(mén)捷列夫正在研究未來(lái)的元素周期表，并根據(jù)元素的化學(xué)特性對(duì)它們進(jìn)行分類(lèi)，甚至在周期表中留下了一些空位，預(yù)測(cè)未來(lái)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)的元素。然而，門(mén)捷列夫的周期表卻沒(méi)有包括我們現(xiàn)在所稱(chēng)的惰性氣體元素，甚至沒(méi)有為它們預(yù)留位置。這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)還沒(méi)有人見(jiàn)過(guò)這些惰性氣體。

氦是一種惰性氣體，這類(lèi)元素非常不活躍，因此很難被發(fā)現(xiàn)。并非因?yàn)榭諝庵兄缓��?%的氦氣，而是因?yàn)樵谔�空中的情況與地球大氣層中不同。如果我們將宇宙視為一個(gè)整體，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)其中有75%的氫氣和25%的氦氣，其他氣體的比例可以忽略不計(jì)。太陽(yáng)的大氣成分與太空中的成分非常相似。那么，19世紀(jì)的科學(xué)家利用光譜學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)那種幾乎只存在于太空中、與任何物質(zhì)都不發(fā)生反應(yīng)的未知元素。

當(dāng)我們將太陽(yáng)光通過(guò)棱鏡時(shí)，可以觀察到太陽(yáng)光譜，其中的可見(jiàn)光呈現(xiàn)出彩虹色。1815年，德國(guó)物理學(xué)家約瑟夫·馮·夫瑯和費(fèi)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)出乎意料的現(xiàn)象：太陽(yáng)光譜中存在缺失！

夫瑯和費(fèi)注意到光譜的特定位置出現(xiàn)了黑線，看起來(lái)有點(diǎn)像條形碼，這些黑線只在太陽(yáng)光下出現(xiàn)，因此它們的功能類(lèi)似于條形碼。我們可以通過(guò)光譜來(lái)區(qū)分太陽(yáng)光和其他類(lèi)型的光。當(dāng)科學(xué)家們意識(shí)到可以利用光譜學(xué)來(lái)識(shí)別太陽(yáng)中的元素時(shí)，他們開(kāi)始對(duì)此展開(kāi)研究。

1868年，兩位研究者分別觀察了日食現(xiàn)象，日食遮擋住了太陽(yáng)光的主要部分，使得兩位科學(xué)家清晰地觀察到太陽(yáng)最外層的光譜，即日冕層的譜線。這兩位科學(xué)家是法國(guó)天文學(xué)家皮埃爾·朱爾·塞西爾·雅克·簡(jiǎn)森和英國(guó)天文學(xué)家約瑟夫·諾曼·洛克耳。他們獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了一條新的光譜線，后來(lái)被稱(chēng)為"D3"線。"D3"線的發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界的關(guān)注，許多科學(xué)家嘗試解釋這條神秘的光譜線。其中一位科學(xué)家是英國(guó)物理學(xué)家諾曼·洛克耳的兒子，也是一位天文學(xué)家，他的名字叫亨利·洛克耳。亨利·洛克耳是第一個(gè)提出氦元素存在的理論的人。他認(rèn)為，"D3"線是一種新的元素所產(chǎn)生的光譜線，這個(gè)元素存在于太陽(yáng)中但在地球上卻很罕見(jiàn)。

為了驗(yàn)證他的理論，亨利·洛克耳進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。他首先收集了地球上所有已知元素的光譜，然后與太陽(yáng)光譜進(jìn)行對(duì)比。最終，他發(fā)現(xiàn)" D3"線在地球上找不到匹配的元素。

亨利·洛克耳的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了氦元素的存在，并證明它在太陽(yáng)中非常豐富。這一發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)引起了轟動(dòng)，氦成為了第一個(gè)通過(guò)光譜學(xué)技術(shù)從太陽(yáng)中發(fā)現(xiàn)的元素。

隨后，科學(xué)家們開(kāi)始研究氦的性質(zhì)和特點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)氦是一種非常穩(wěn)定的元素，幾乎不與其他物質(zhì)反應(yīng)。由于其穩(wěn)定性和惰性，氦成為了重要的工業(yè)和科學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的重要物質(zhì)，如液體氦用于超導(dǎo)磁體和低溫實(shí)驗(yàn)，氦氣用于潛水裝備和氣球等。

氦元素最初是通過(guò)光譜學(xué)技術(shù)從太陽(yáng)光譜中發(fā)現(xiàn)的。科學(xué)家通過(guò)觀察太陽(yáng)光譜中的特殊光譜線，推斷出存在一種新的元素，后來(lái)被確認(rèn)為氦。這一發(fā)現(xiàn)揭示了宇宙中豐富的氦元素存在，并為后續(xù)的氦研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。