我們的宇宙是一個浪漫的世界，那些閃亮的恆星就像一個個“元素加工廠”，它們在生成新元素的同時又不停地發光發熱，並在生命終結的時候，將自己一生創造的各種元素拋灑到宇宙中的各個角落，這些元素又通過無比精妙的排列和組合構成了宇宙萬物，當然也包括了我們人類。
恆星形成元素的過程大概是這樣的，較輕的元素都是由恆星內部一輪接一輪的核聚變反應生成，每一輪核聚變都會生成更重的元素，而要點燃下一輪的核聚變，就需要更高的溫度，如果恆星的質量足夠大，核聚變反應將會一直持續到鐵元素的生成。
在此之後，大質量的恆星就會發生威力驚人的超新星爆發，釋放出高達1000億K的溫度，在這個過程中，較輕元素的原子核通過中子俘獲生成了大量的重元素，自此宇宙中的所有自然元素就全部生成。
在知道了恆星形成元素的過程後，我們似乎發現了一個規律，即元素的形成與溫度的高低密切相關，具體表現在要形成更重的元素就需要更高的溫度。換句話來說，就是在溫度極高的環境中，似乎就可以生成所有元素。
根據現代宇宙中的主流觀點——“大爆炸”理論的描述，在宇宙誕生時溫度高達10^32K，其溫度比超新星高10萬億億倍！現在問題就來了：既然宇宙誕生時溫度這麼高，大爆炸為何沒有一口氣生成所有元素？
要搞清楚這個問題，我們只需要簡單回顧一下大爆炸的過程就可以明白了。
因為原子是由質子、中子以及電子構成，所以我們的討論只有在這些粒子全部出現之後才可以進行。根據理論推演，大爆炸後10^-35秒就生成了電子，而直到大爆炸後的10^-12秒，中子和質子才開始出現，此時的溫度已從10^32K降低至10^15K了。
雖然組成原子所需要的所有粒子都已經出現，但是它們在這個時候並不能形成原子，原因就是此時的溫度太高了。溫度的本質就是微觀粒子運動的激烈程度，在10^15K的高溫下，即使是宇宙最強的力——強相互作用力都無法束縛住高速運動的質子和中子。
大爆炸後的溫度下降得非常迅速，在10秒鐘後，宇宙的溫度已降至大約30億K，強相互作用力的威力開始顯現，我們期待的核聚變開始了。然而此時宇宙的溫度和密度，已經不再支持那些重元素的生成了，因此在這個時間段內的核聚變反應只能生成一些簡單的原子核。
這段“美好的時光”並沒有持續多久，在大約35分鐘後，宇宙的溫度就已降低到約3億K，此時的宇宙通過核聚變反應生成了佔宇宙質量25%的氦、0.01%的氘以及10^-10%的鋰。在此之後，所有的核聚變反應也就停止了，一直到很久很久以後第一顆恆星誕生時，核聚變反應才會重新點燃。
看到這裡可能有人會問了，在大爆炸的過程中，為什麼沒有出現像超新星那樣的，通過中子俘獲生成的重元素呢？這是因為中子俘獲只會發生在原子核足夠大的情況下，比如說能夠發生中子俘獲的鐵-56的原子核就有26個質子以及30箇中子，通過前面的介紹，我們已經知道了這樣的原子核並不是大爆炸初期能夠生成的。
好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見`
閱讀更多 魅力科學君 的文章
