新的研究表明，宇宙裂變可能在重元素的形成過程中發揮了作用。對古老恆星的分析表明，輕金屬和稀土原子核之間存在相關性，這表明超重原子核的產生超出了已知的元素週期表。這項發現證實了宇宙裂變理論，並顯示存在原子質量為260 的元素，拓展了我們對宇宙的認識。

裂變模型發現了以前從未在恆星中直接觀測到的核過程的清晰指紋。

元素週期表中鐵以上的元素被認為是在大爆炸中產生的，如兩顆中子星合併或在罕見的超新星中。新的研究表明，裂變可能是宇宙中重元素產生的過程。研究人員梳理了存在於非常古老恆星中的各種元素的數據，發現了裂變的潛在特徵，表明自然界很可能產生超出元素週期表中最重元素的超重原子核。

洛斯阿拉莫斯國家實驗室的理論物理學家、《科學》雜誌上一篇​​介紹這項研究的論文的共同作者馬修-芒鮑爾（Matthew Mumpower）說：「人們一直認為裂變發生在宇宙中，但到目前為止，還沒有人能證明這一點。”

Mumpower 說，研究人員利用最新的觀測結果發現，銀等輕型精密金屬與銪等稀土原子核之間存在關聯。當其中一組元素上升時，另一組中的相應元素也會上升–這種相關性是正的。

兩顆中子星的合併是透過快速中子捕獲過程合成元素週期表中較重元素的主要候選地點之一。圖中顯示的是兩顆中子星碰撞釋放出中子，放射性原子核迅速捕捉這些中子。中子俘獲和放射性衰變的結合隨後產生了較重的元素。整個過程據信發生在一秒鐘之內。資料來源：洛斯阿拉莫斯國家實驗室（馬修-蒙帕爾）

“令人難以置信的”裂變證據

Mumpower說：”在不同的恆星中出現這種情況的唯一可能就是在重元素形成過程中存在一個一致的過程。研究小組測試了所有的可能性，而裂變是能夠再現這一趨勢的唯一解釋。這是令人難以置信的深遠意義，是宇宙中裂變運行的第一個證據，證實了我們幾年前提出的理論。隨著我們獲得更多的觀測數據，宇宙在說，嘿，這裡有一個特徵，它只能來自裂變。”

研究還表明，原子質量（質子數加中子數）為260 的元素可能存在，這比元素週期表中的高端元素更重。

Mumpower開發了用於預測和指導觀測發現的裂變模型，該模型由研究作者、北卡羅來納州立大學的 Ian Roederer）領導。

長期以來，天文物理學家一直認為鐵以外的重元素是在被稱為超新星的恆星爆炸或兩顆中子星合併時形成的。顧名思義，後者主要由中子組成，中子與質子共同構成所有原子的原子核。透過被稱為”r 過程”的快速中子捕獲過程，原子核抓住中子形成更重的元素。至於有些原子會不會因為太重而無法保持在一起而分裂，或者裂變，形成兩個較輕但仍然很重的元素原子（並釋放出巨大的能量），半個世紀以來一直是個謎。

在2020 年的一篇論文中，Mumpower 首次預測了r 過程原子核的裂變碎片分佈。隨後，TRIUMF 的合作者尼科爾-瓦什（Nicole Vassh）領導的一項研究預測了輕型精密金屬和稀土原子核的共同產生。釕、銠、鈀和銀等元素以及銪、钆、鏑和钬等元素的共同產生，可以透過將預測與恆星集合中的元素豐度進行比較來檢驗。

Roederer 領導的新分析梳理了來自42 顆恆星的觀測數據，準確地發現了預測的相關性。這種模式提供了裂變產生這些元素的明顯特徵，以及元素週期表中稍重、稍高的元素的類似模式。

“在我們擁有足夠數據的r過程增強恆星中，這種相關性非常強大。每當大自然產生一個銀原子時，它也會按比例產生更重的稀土原子核。這些元素群的組成是同步的，”Mumpower 說。「我們已經證明，只有一種機制能對此負責–裂變，而人們從20 世紀50 年代起就一直在為此絞盡腦汁。”

從”庫存管理”到”星空”

“在洛斯阿拉莫斯，我們開發了核分裂模型，因為作為實驗室任務的一部分，我們無法測量所有與武器研究相關的東西，”Mumpower 說。”這些模型讓物理學家能夠解釋實驗，並在缺乏測量時填補數據。自1992 年美國停止核武試驗以來，有關裂變的實驗數據一直很有限。與測量數據相比，模型的表現非常出色，因此，在沒有測量數據的情況下，模型的推斷結果是可信的。研究重元素的形成需要短壽命和長壽命物種的核輸入。裂變當量是將相對較重的原子分裂成較輕原子的過程的產物–與核武和反應器中使用的過程相同。”