既然宇宙形成之初元素种类如此单一,那么整个元素大家庭的成员是如何被制造出来的呢?
想要将氢元素相互组合生成更多更丰富的元素,就需要一个制造工厂,这个工厂就是恒星,元素的生产过程就是恒星中发生的剧烈“燃烧”反应—— 核聚变 。
但是,我们的太阳在完成氦聚变之后,由于自身质量不够大,不能够引发更重元素的聚变,因此无法完成生产所有元素的任务。太阳最终会因为氦聚变的停止而逐渐熄灭形成白矮星。
但对于质量是太阳质量8倍以上的大恒星而言,核聚变反应就可以一直进行到26号铁元素。但是铁元素的原子核极其稳定,铁元素往后的核聚变反应会从放热反应反转成为吸热反应,所以自发的核聚变就会在进行到铁元素时戛然而止。
也就是说,铁以及铁之前的元素是通过自发的核聚变反应不断形成的,而铁以后的元素便不能通过自发核聚变形成了。此时,随着核聚变的戛然而止,这颗大恒星就会瞬间坍塌爆炸,也就是超新星爆发。
超新星爆发的过程中,恒星内部温度压力急剧升高,这就给铁元素提供了足够甚至远远过剩的能量,从而诱发铁元素进一步聚变,并最终形成铁元素之后的所有元素。
目前,人类在自然界中发现的天然存在的最重的元素是94号钚元素,并通过人工合成的方法一直制备到了118号 元素。越重的元素越不稳定,很快就会衰变成较轻的元素,所以宇宙中能够通过超新星爆发生成的最重元素到底是多少号元素,现在人类还不得而知。
科学家们通过建立模型和理论计算,预测了宇宙元素的三个终点,分别是126号元素、137号元素和172号元素。当然,到底哪个对,就要靠科学家们进一步的研究和探索了。