元素性質由什麼決定

宇宙中的萬物，都是由各種元素透過無比精巧的組合而構成的，那麼，宇宙中的各種元素到底從何而來，又是怎麼產生的呢？今天我們就來講一下，宇宙中各元素的前世今生。

宇宙中所有的元素都是由質子、中子以及電子等基本粒子構成，其中原子核內質子的數量決定了元素的種類，例如原子核內只有一個質子，它就是氫，有兩個質子，它就是氦，其他更重的元素以此類推，具體可參見元素週期表。

我們可以看到，只要不停地將這些基本粒子堆積起來，就可以創造出所有的元素。

這種看上去很容易的事情，實際操作起來卻非常難。因為質子都帶正電，所以要將它們聚合起來，是相當困難的事情，這需要很高的溫度以及壓力。下面我們來看一看，宇宙是怎麼做到的。

早期的宇宙並不是現在這樣絢麗多彩，那時的空間中充斥一大堆的基本粒子。由於氫的原子核只有一個質子，這使得氫元素很容易形成，因此隨著宇宙溫度的逐步下降，宇宙中就充滿了大量的氫元素，形成了最原始的星雲。

星雲中密度較大的區域，會在萬有引力的作用下，慢慢吸積成長為一顆原始的恆星，與此同時，它核心的壓力與溫度，會因為自身不斷增長的重力而逐漸提高。

當這顆原始恆星的質量達到了一定的程度，其核心的溫度以及壓力就可以達到使質子聚合的條件，這時新的元素就產生了，在這個過程中，還會伴隨著大量的能量釋放，這就是核聚變反應。

要聚變出越重的元素，就需要更高的溫度以及更強的壓力，這就意味著宇宙中大部分的恆星，都會在聚變出較重的元素之前，就結束了自己的生命，例如太陽最高就只能聚變出碳和氧。

只有具備足夠質量的恆星，才會點燃一輪又一輪的核聚變反應，生成越來越重的元素，但當一顆大質量恆星內部的核聚變反應到鐵元素時，核聚變就無法再進行了。

因為鐵元素的聚變是吸能的，所以當一顆大質量恆星內的核聚變反應到鐵元素後，其核心會因為失去與自身重力抵抗的能量而迅速坍塌，並最終發生威力驚人的超新星爆發，宇宙中的絕大多數比鐵重的元素，就是在這個階段生成的。

請注意，核聚變反應最高只能聚變出鐵元素，而宇宙中比鐵重的元素，不是由核聚變反應產生的！

在宇宙中，比鐵重的元素主要是透過一種名叫“中子俘獲”的核反應產生。所謂中子俘獲，是指原子核與中子碰撞結合，並形成重核的過程。

例如當鐵56俘獲了一箇中子，它就變成了鐵57，然後其原子核可能會因為不夠穩定而發生β衰變，這時一箇中子衰變成了質子，它的原子序數就會加1，於是就變成了鈷57（注：這個例子只是簡單說明，大家不必較真，事實上，中子俘獲反應要複雜得多，但原理就是這樣的）。

中子俘獲分“快”、“慢”兩種，其中慢中子俘獲發生在恆星內部，其發生的機率很低，其反應時間通常都需要幾萬到幾十萬年。

而在超新星爆發的時候，會產生巨量的中子，在這種情況下，輕元素的原子核會在很短的時間內俘獲大量的中子，但這些富中子的原子核極不穩定，它們會很快發生β衰變，從而轉化成穩定的、比鐵元素更重的原子核，這就是快中子俘獲。

至此，宇宙中的所有元素都已生成，而被我們視為珍寶的金、鉑等貴重金屬元素也是這樣得來的。我們也可以看出，它們之所以顯得如此珍貴，還是很有道理的，畢竟宇宙中大質量恆星的數量並不多。

需要指出的是，超新星爆發並不是大質量恆星專有，在中子星和白矮星等緻密天體合併的時候，也會發生同樣的事情。

宇宙中那些古老的、巨大的天體，會以這種壯麗的方式結束自己的生命，同時將一生創造出的各種元素拋灑在宇宙空間中，形成各種各樣的星雲。在這些星雲中，又會孕育出新一代的恆星，行星以及今天我們能夠感知到的一切，包括我們自己。

以上，就是宇宙中各元素的前世今生，由此可以看到，組成我們身體的每個細胞、每個分子、每個原子都產生於遠古的恆星，都記載著宇宙中那些美麗的篇章。