核聚變是指由質(zhì)量小的原子，主要是指氘或氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核，并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應(yīng)形式。原子核中蘊(yùn)藏巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨著能量的釋放。
正午時分，當(dāng)我們在戶外時會感受到熾熱的陽光，炎熱而刺眼，甚至把生雞蛋打在陽光照射后的金屬上，過不了多一會兒，雞蛋就熟了。這種光和熱的能量就是來自高懸頭頂?shù)奶杻?nèi)部所發(fā)生的核聚變，而這些能量卻是一千萬年前從太陽核心發(fā)出的，并經(jīng)過了8分鐘才到達(dá)地球。
不斷聚變的太陽
太陽中心溫度可達(dá)1500萬攝氏度，壓力相當(dāng)于3000億個大氣壓，在巨大的壓力下，太陽每秒鐘使用6億噸的氫原子參與聚變，其中有400萬噸的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量，隨時都在進(jìn)行著四個氫核聚變成一個氦核的熱核反應(yīng)。
在核聚變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，兩個氫原子核（質(zhì)子）聚合，放出一個中子和一個中微子，生成一個氦2核。氦2核再與一個氫原子核反應(yīng)，放出一個γ光子，生成一個氦3核。兩個氦3核聚合，生成一個穩(wěn)定的氦4核，同時放出兩個質(zhì)子。整個過程中，四個氫核聚合，生成一個氦4核，同時放出兩個中子、兩個中微子和兩個γ光子。太陽向外釋放的能量，絕大部分由γ光子攜帶。
在太陽核心深處高能量下，氦-3可以與一個已經(jīng)存在的氦-4合并，生成鈹-7。本來鈹-7會找到一個質(zhì)子生成硼-8;然而，由于它不穩(wěn)定，還沒來得及反應(yīng)，首先衰變?yōu)殇?7。在我們的太陽中，通常先發(fā)生衰變，然后再加上一個質(zhì)子，產(chǎn)生鈹-8，鈹-8立即衰變?yōu)閮蓚€氦-4核，這個過程生成的氦-4大約占太陽氦-4總量的14%。
但在質(zhì)量更大的恒星中（例如：O、B級恒星），質(zhì)子與鈹-7的聚變發(fā)生在衰變?yōu)殇囍?，生成?8，硼-8首先衰變?yōu)殁?8，然后衰變?yōu)閮蓚€氦-4原子核。這個過程在類太陽恒星中并不重要——只占氦-4總量的0.1%，但在巨大的O類和B類恒星中，這是產(chǎn)生氦-4最重要的聚變反應(yīng)。
人工可控核聚變裝置
目前人類引發(fā)核聚變的手段，主要靠提高溫度，在所有核聚變當(dāng)中，氫元素的核聚變反應(yīng)所需溫度最低，其中又以氘-氚的聚變最容易實現(xiàn)。
元素初級“加工廠”
耐心看完上面大家有沒有發(fā)現(xiàn)什么？
“氫-氦-鋰-鈹-硼”
是的正是我們中學(xué)化學(xué)里的元素周期表的開始順序！
當(dāng)恒星內(nèi)部溫度上升到1億度時，氦元素將發(fā)生聚變，生成更重的元素，聚變過程也更加復(fù)雜，產(chǎn)物主要以碳和氧為主，還有一些氖元素等等。
當(dāng)恒星內(nèi)部溫度達(dá)到8億度后，碳元素開始聚變；達(dá)到15億度后，氖元素開始聚變，達(dá)到18億度后，氧開始聚變；其產(chǎn)物主要是硅元素，其他還有鈣、硫等等元素。
太陽光球?qū)?/p>
對于大質(zhì)量的恒星，在演化末期溫度會變得極高，最終將引發(fā)硅元素的聚變反應(yīng)，其產(chǎn)物主要是鐵，一旦恒星內(nèi)部有鐵元素生成，就意味著恒星的末期快到了，此時恒星變得極不穩(wěn)定。
恒星的一生
例如我們太陽系“隔壁”的比鄰星，其實就是一顆質(zhì)量很低的紅矮星，這種恒星就只能將氫聚變成氦，而像太陽這種黃矮星，也好不到哪里去，終其太陽的一生，它最多也就只能聚變出原子序數(shù)為8的氧元素。
聚變與裂變的分界點-鐵元素
每一次生成新的物質(zhì)，都伴隨著恒星形態(tài)的一種變化。一直到核聚變生成鐵元素之后，核聚變就會停止。這是因為鐵-56的比結(jié)合能是原子當(dāng)中最高的，這也讓鐵失去了發(fā)生核聚變的可能性。
只有那些質(zhì)量足夠大的恒星（10倍太陽質(zhì)量），其核心才有能力啟動一輪又一輪的核聚變反應(yīng)，進(jìn)而制造出越來越重的元素，然而就算是這樣的恒星，也不可能聚變出宇宙中已知的所有元素，因為恒星的核聚變到了原子序數(shù)為26的鐵元素就會終止了。
鐵元素
這是因為，鐵原子核特別穩(wěn)定。意思是說：如果你想掰開一個鐵原子核，是需要能量的，我們管這個叫做比結(jié)合能，而在整個元素周期表中，想要掰開鐵原子核是最難的，因為鐵原子核是比結(jié)合能最高的原子核。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在大自然中，原子序數(shù)在鐵之前的元素原子核都可以聚變成原子序數(shù)更高的元素原子核，并且釋放出大量能量，這就是核聚變反應(yīng)，氫彈就是這個原理。而比鐵原子序數(shù)更高的元素原子核有裂變的傾向，更容易通過核裂變使得自身的原子序數(shù)降低，并釋放能量，原子彈就是這個原理。
鐵元素是比結(jié)合能分界點
唯獨鐵原子核，你要讓鐵原子核再發(fā)生核聚變反應(yīng)，條件是十分苛刻的，而且最后發(fā)生反應(yīng)所需要的能量，比核聚變后產(chǎn)生的能量還多得多。核聚變是在釋放能量，只有到了鐵原子核這里，如果要發(fā)生聚變需要吸收非常大的能量，變成了一個入不敷出的過程，這就使鐵原子核成為了最穩(wěn)定的元素原子核。
不僅如此，那些最終可以走到鐵元素原子核的核聚變反應(yīng)的恒星，一般都是質(zhì)量大于10倍太陽質(zhì)量的恒星。這時候的恒星叫做：巨型洋蔥頭恒星。
其實是這樣的，由于原子序數(shù)的上升，元素發(fā)生核聚變反應(yīng)的條件就會變得艱難，氫核聚變反應(yīng)只需要1000萬度，而到了氦核的核聚變反應(yīng)需要2億度，而生成鐵原子核的核聚變呢？則需要30億度！這和宇宙大爆炸時的溫度相當(dāng)。
重元素生產(chǎn)線“中子俘獲”
鐵元素是核聚變的終點，那鐵以后的元素是如何產(chǎn)生的？反正想通過核聚變是不可能了。另一條實現(xiàn)路徑叫做“中子俘獲”。
顧名思義，“中子俘獲”就是原子核俘獲了中子，為了方便理解，我們可以把原子核想象成一個“貪食蛇”游戲，在有中子輻射的環(huán)境中，這些貪食蛇就有可能會“吃掉”一些送上門來的中子，不過它們的“消化能力”有大有小，有的可以連“吃”好幾個中子都無所謂，而有些只“吃掉”一個中子就會“消化不良”。
貪食蛇”游戲
舉例說明，比如說一個鐵-56原子核“吃掉”了一個中子，它就變成了鐵-57，由于鐵-57是穩(wěn)定同位素，因此它就沒事，在接下來的時間里，如果它再“吃掉”一個中子，它就變成了鐵-58，這還是穩(wěn)定同位素，所以它仍然無所謂。
如果它再“吃掉”一個中子的話，它就變成了不穩(wěn)定的鐵-59，于是它就“消化不良”了，在這種情況下，鐵-59的原子核就會發(fā)生β衰變，在這個過程中，其原子核內(nèi)的一個中子會衰變成一個質(zhì)子，并釋放出一個電子和一個反中微子，其原子序數(shù)就會加1，然后就變成了鈷-59原子核。
以上所述的這種“中子俘獲”通常發(fā)生在恒星的內(nèi)部，由于恒星內(nèi)部的中子輻射相對很弱，其產(chǎn)生重元素的效率就相對很低，所以這也被稱為“慢中子俘獲”。
宇宙中有“慢中子俘獲”，當(dāng)然也有“快中子俘獲”，實際上，在宇宙中已知的所有比鐵更重的元素中，“慢中子俘獲”的貢獻(xiàn)其實并不大，而真正大量產(chǎn)生這類元素的，正是“快中子俘獲”。
宇宙極端事件
宇宙極端事件包括超新星爆發(fā)、中子星碰撞等。當(dāng)宇宙中發(fā)生超新星爆發(fā)、中子星碰撞這樣的高能事件時，會在短時間內(nèi)形成中子輻射極強(qiáng)的環(huán)境，其數(shù)量級可以高達(dá)每秒每立方厘米100萬億億個中子之多。
在中子密度如此之高的環(huán)境中，就會發(fā)生“快中子俘獲”，較輕的原子核會“大吃特吃”，然后就會出現(xiàn)嚴(yán)重的“消化不良”，于是它們就發(fā)生各式各樣的衰變，當(dāng)一切平息之后，大量的比鐵更重的元素也就在宇宙中出現(xiàn)了。比如我們佩戴的銀飾，黃金等。都可能來自某次高能宇宙事件。
黃金在地球上的分布并不算少
超新星爆發(fā)是人類已知可以產(chǎn)生重元素的唯一方式，但宇宙中的重元素資源卻非常豐富，比如我們地球上的銅、鋅、鉛等，因此科學(xué)家懷疑宇宙中還有其他方式產(chǎn)生重元素，或者在宇宙大爆炸時期，這些重元素就已經(jīng)形成了。
超新星爆發(fā)示意圖
人體元素構(gòu)成
人體內(nèi)化學(xué)元素的排序由高到低：氧、碳、氫、氮、鈣、磷、硫、鉀、鈉、氯、鎂、鐵、銅、碘、錳等。根據(jù)含量，習(xí)慣上分為常量元素和微量元素兩大類。
有11種主要元素。它們的名稱和含量分別是：氧65.00%、鈣2.00%、鈉0.15%、碳18.00%、磷1.00%、氯0.15%、氫10.00%、硫0.25%、鎂0.05%、氮3.00%、鉀0.35%。
此外，構(gòu)成人體的元素有40多種，其總量不到人體質(zhì)量的0.05%。因此，這些元素被稱為人體內(nèi)的微量元素。人體所需的微量元素 人體必需的微量元素有八種，包括碘、鋅、硒、銅、鉬、鉻、鈷、鐵。
梵觀點：在我們身體里流淌的血液中，和我們身體里，都有這個宇宙所發(fā)生的極端事件所產(chǎn)生的元素存在，某種意義上，我們的生命透過這些物質(zhì)穿越了宇宙開始的時候。
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