以铁为分界线的宇宙所有元素分为轻元素和重元素两大阵营。铁和原子序数低于铁的元素在恒星演化过程中基本上可以“锻造”出来。由于恒星中心的高温高压作用和量子隧道效应,轻元素的原子之间会发生聚变反应。换句话说,“质子聚变”形成了具有大原子序数的元素。
恒星的质量越重,其核心的聚变反应就越强,最终推动聚变反应向深度方向发展的条件也就越多。反应产物的原子量也很大,甚至铁也很大。由于铁原子的比结合能最高,如果继续聚变反应,注入的能量将高于释放的能量,恒星内部聚变反应产生的能量是不够的。推铁继续融合。相应地,巨星核心往往在产生铁的时候,这也意味着恒星的生命周期已经结束。
然而,包括地球在内的宇宙地层中含有一定数量的金、铂和其他重金属元素。由于形成过程,科学家们长期以来一直对这些重金属的来源感到困惑。在这些重元素中,我们需要一个比恒星能量更多的反应环境。
因此,科学家们瞄准了超新星爆炸。这是一颗巨星在内部聚变停止后,在生命末期时,外部物质迅速坍缩到核心中而引起的强大“爆炸”。巨大能量的加持在某些区域恢复了更强的聚变,引发了无法控制的聚变反应,将恒星的外层从它的“母体”剥离,以粒子的形式被抛出,甚至更多的被抛出。
在超新星爆发的过程中,巨大的能量输入为原始恒星聚变产物的持续“聚变”提供了条件。其中,“快中子俘获”最为突出。以铁原子为基础,受到巨大能量的加持,来自外界的自由质子被推入铁核。
然而,超新星的爆炸时间如此之短,以至于在如此短的时间内形成足够多的重元素是不够的。一般来说,无论是新形成的还是由较重元素的衰变产生的,都会产生稳定的重元素。元素。对于目前宇宙中的许多重元素来说,超新星爆炸的条件显然还不够,因为它们需要一些时间,而重元素也需要时间。