為什麼恆星聚變不能產生原子量比鐵更大的元素，而超新星爆發卻可以？

貴陽讀者驀然提問：

為什麼恆星聚變不能產生原子量比鐵更大的元素，而超新星爆發卻可以？地球上存在的這些元素都是因為恆星聚變或者超新星爆發而產生的嗎？

我們可見宇宙有約73%的質量是氫元素構成的，其次是25%的氦元素，而其他元素的總和不超過2%。這就提醒我們構成我們自身以及地球的大部分元素是這不足2%的少數部分。宇宙起源於大爆炸，在大爆炸的前3分鐘，構成現在物質元素的基本粒子例如夸克、電子等大量聚合，就像水蒸汽遇冷凝聚成水滴那樣。夸克凝聚成原子核中的中子和質子，質子和中子再冷卻凝聚成氦原子核，從而形成了目前佔據可見宇宙絕大大部分的物質——氫和氦。而其他重的元素是在天體形成過程中由核反應形成的。下面一張圖反映了這個過程：

發生由輕元素合成重元素的核反應需要高密度的物質和能量聚集，這個過程的實現，需要氫和氦元素相互吸引。這是一個漫長的演化過程。當氫元素和氦元素的聚集到達一定程度後，就形成了恆星的雛形。這些早期恆星內部物質密度高、能量密度大，滿足發生核反應的條件，從而形成更重的元素。在這個核反應過程中，要放出能量，從而補償了核聚變形成更重的元素的核反應所消耗的能量。當元素越來越重，聚變釋放的能量越來越少，逐漸和核反應所消耗的能量相等，最終核反應停止。放出能量和消耗能量基本相等的反應就是生成鐵元素的核反應，這就是恆星聚變不能產生原子量比鐵更大的元素的原因。

恆星內部結構

當恆星內部產生更重元素的核反應終止，核反應放出的抵消引力作用的力就消失了，恆星內部開始坍塌。當到達足夠小的程度，恆星就會拋射出其大部分物質，即各種各樣的元素（從氫到鐵），這個過程就是超新星爆發。這個演化忽悠兩個不同的結果：形成一個中子星，或者坍縮成連光都無法逃脫的黑洞。

超新星爆發能夠提供足夠多的能量，使得形成比鐵更重的元素的核聚變得以進行，這個過程就產生了目前自然界觀測到的原子量92（鈾元素）的所有重元素。宇宙間更重的元素是由超新星爆發形成的，我們地球上的生命都是由過去恆星演化過程中及超新星爆炸後產生之灰燼所建構起來的。個人的生命與宇宙、恆星的演化關係之密切值得我們深思玩味。

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