为什么核聚变到产生铁元素时就停止了？

核聚变

首先，我们要搞清楚什么是核聚变反应？

实际上，核聚变反应就是指原子核相互结合的一种反应，两个比较小的核结合成一个更大的核，因此也被称为核融合。宇宙诞生之初，主要的元素就是氢和氦，这两个元素是元素周期表最靠前的两个元素。

并不是说，在那个时候没有形成原子序数更高的元素，只是因为那些元素还不够稳定，因此，又裂变为氦原子核了。我们从元素周期表中也能看出，原子核比氢原子核和氦原子核大的元素原子核多了去了，现在的元素周期表都已经可以排到110多位，而且还没有达到尽头。也就是说，宇宙诞生之后，在宇宙中形成了许多大的原子核，铁元素原子核算是其中的一员，但并不是最大的原子核。因此，核聚变到产生铁元素就停止是不合理的。如果是这样，那元素周期表到达铁元素就应该停下来。那核聚变到底是到哪会停下来呢？

实际上，至今我们也不清楚，关于元素周期表的尽头到底在哪，至今也没有一个靠谱的理论可以给出答案。但就目前来看，想要合成比铁更重的元素，只要能量给到足够高就可以做到。不仅我们人类可以做到（但做不到大批量的），如今我们已经能合成到118号元素了。

在宇宙中的一些极端条件下也能做到。人类的方法其实就是通过实验来合成。那宇宙中是如何合成比铁元素原子序数更大的元素的呢?还有为什么铁元素是一个经常被人提及的元素呢？

今天，我们就来详细说说这两个问题。

恒星核聚变

在宇宙中，合成比氦元素更大号的元素主要依靠的就是恒星。恒星的内核可以发生核聚变反应。一般来说，由于氢原子核的核聚变反应所需要的门槛是最低的，而且构成恒星的主要元素也是氢元素，因此，恒星的氢原子的核聚变反应会先被点着，4个氢原子核通过核聚变产生氦原子核。

为何铁元素是一个节点？

当氢原子核被消耗得差不多时，只要恒星的质量足够大，就可以继续点燃氦原子核的核聚变反应，生成碳原子核和氧原子核。同样的，只要质量足够大，就还可以继续引发碳原子核，氧原子核的核聚变反应。于是，你很容易发现，这个过程其实就是沿着元素周期表从小到大的方向演化，最后一直到铁元素。

之所以铁元素是一个节点，是因为铁是已知的所有元素中最稳定的元素（从原子核的层面来看）。我们也把铁元素称为是比结合能最高的元素。这就意味着，要让铁原子核发生核聚变反应是非常困难的。原子序数小于铁元素的原子核都可以通过核聚变反应释放能量，同样的，原子序数大于铁元素的原子核都可以通过核裂变反应释放能量。它们都有向铁方向靠的趋势，这是因为，在宇宙中，万物都有一个趋势，那就是趋向于稳定。

如何合成原子序数比铁更高的元素？

要让铁元素发生核聚变，并不是不可能。但是这需要极为苛刻的条件，而且是一笔赔本的生意，整个过程要输入大量的能量，而释放的能量很少，输入要远比输出大。在恒星内核中其实很难实现，一般来说，只有两个极端的天文学现象才可以实现。

首先，超大质量恒星演化到末期时，会爆发超新星爆炸，在这个过程中，就可以形成原子序数大于铁的元素。

超新星爆炸是十分壮丽的天文学现象，它的亮度常常会达到一个星系的亮度，如果距离我们不算非常遥远，我们甚至可以在白天看到它。而超新星爆炸之后，常常会留下中子星或者黑洞。

而远比超新星发生的概率还低的是中子星合并，其实就是两颗中子星相遇了，然后合并到了一起，这个过程中也会形成大量的高顺位元素，比如：金。

在宇宙中，超新星爆炸已经算是不经常能见到的现象了，中子星合并更是少之又少，这也是为什么金元素很少的原因。所以，我们会发现，想要让铁元素发生核聚变反应真的是一件非常难的事情，但并不是说铁元素不能发生核聚变反应，事实上是可以的，只要条件要给够就可以。不过这个条件是极为苛刻的。