核聚变的终点是铁，铁之后的元素是怎么诞生的？

2021-08-22 10:56:20　来源: 菲力制卡丁车

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20世纪以来，人类对宇宙起源给出了自己的答案，这就是宇宙大爆炸理论。这一理论看似有些荒诞，但却能够解释我们这个宇宙物质的起源问题，因而在科学界始终屹立不倒。核聚变在宇宙当中，究竟扮演着一种怎样的角色呢？

我们知道，恒星形成之后，它巨大的热量来源就是体内的核聚变。从宇宙当中最初的氢元素和氦元素开始，恒星这座大型加工厂，就在一刻不停地生产宇宙中的其他元素。这是我们这个宇宙所有物质的基本来源。以氢元素为主的核聚变，会不断生成氦元素，这是主序星时代的恒星在进行的操作。等到氦元素积累到一定数量的时候，以氦元素为基础的核聚变又会进行，生成碳和氧。

以我们的太阳为例。现在太阳中在进行的依然是以氢元素为主的核聚变，它非常稳定，但再过几十亿年之后，太阳将发展成为白矮星，以氢元素聚变生成的氦元素为基础，再次进行核聚变。每一次生成新的物质，都伴随着恒星形态的一种变化。一直到核聚变生成铁元素之后，核聚变就会停止。

这是因为铁-56的比结合能是原子当中最高的，这也让铁失去了发生核聚变的可能性。恒星这座宇宙中的物质加工厂，加工到铁之后就停止了，那铁元素之后那么多元素，比如金，铂，银是怎么制造出来的？实际上，只有比太阳大10倍的恒星，才能一直聚变到铁元素，而太阳在聚变成碳、氧之后就会停止了，因为质量有限。

想要形成比铁更重的元素，只能通过“中子俘获”的方式来实现，因为中子是不带电的，它更加接近原子核，中子被原子核俘虏的过程非常罕见，需要极高的温度和压力才能实现。这也就是传说中的超新星爆发了。超新星爆发的瞬间，会形成100亿摄氏度左右的高温，这足以让铁元素在其中转变为其他的超重元素。而在中子星发生合并事件时，也会形成超重元素。

我们的宇宙里，几乎每一个百年就会发生一两次超新星爆发，这是宇宙各大天体心照不宣的秘密。超新星爆发后又会形成恒星的温床，展开下一轮的核聚变和轮回。