为什么核聚变到产生铁元素时就停止了？

非也。

大质量恒星，核聚变是分层的。也就是最外层依旧是最简单的氢氢聚变，逐步向内展现更高层的聚变。

当磷、硫、钙等元素堆积核心，恒星内核开始收缩，压力增大，达到铁聚变条件的时候，铁56就产生了。

可聚变产生铁的过程是汲取能量的，就是说，聚合成铁的全过程，非但不能如同外层聚变一样释放能量，反而要汲取恒星内核能量，所以恒星核心温度下降，失去继续聚变的条件，瞬间停止核反应。

聚变停止，内核失去对外辐射压，重力占据上风，整个恒星以光速向重心坍缩，聚变自然停止，黑洞或中子星诞生了。

此时，外层仍在引力的牵引下继续向内核坍缩，也就必然发生大爆炸，在这个短暂不足一秒的时间内，内核能量外放，外层物质收缩，也就发生极高温度与压力的大碰撞，比铁重的各种元素物质如铜汞银金铂诞生并被抛散到宇宙空间，这就是为什么铜比金多，金比铂多的缘故。

为什么核聚变到产生铁元素时就停止了？

铁元素后，核聚变依然能进行。只是聚变将不再释放能量，而是吸收能量。

所以恒星内的核聚变当聚变到铁后（准确的说应该是镍-62，但镍最后都会变成铁），因为不再释放能量，恒星的平衡被打破，核聚变也就进行不下去了。

解释比结合能前，先了解什么是结合能？

结合能不是元素原子核拥有的能量，只是要拆开（裂变）或组合（聚变）原子核时需要吸收或释放的能量。原子核里核子数（质子与中子都是核子）越多，结合能越高。

而比结合能=结合能÷核子数，也叫平均结合能。结合能与比结合能之间的关系，相当于GDP与平均GDP之间的关系。

就像GDP再牛也没什么意义，主要得看平均GDP一样，所以核聚变的重点是看比结合能而不是结合能。

铁的比结合能最高，意味着铁是最稳定的元素。

由于铁元素最稳定，所以如果还要往铁原子核里面挤核子（聚变）就会变得很困难，所以要消耗大量的能量。

上图是元素比结合能曲线图（很多引用说成结合能是错误的，一字之差完全不一样）。从这个图你还可以知道为什么氢弹（氢聚变）比原子弹（铀裂变）威力大。

其实还可以通过爱因斯坦的质能方程：E=MC²，来解释铁之后聚变为什么会吸收能量。

因为铁之前的元素，也就是轻元素的聚变会损失质量，所以释放能量，而铁之后的元素，也就是重元素聚变会增加质量，所以会吸收能量。

因为恒星是引力与核力之间微妙平衡的产物。

核聚变释放能量对外形成压力，与恒星自身引力平衡，恒星才能稳定存在。

从氢元素开始，引力的压缩使得恒星内部达到了开始聚变所需的高温，核心先吸收能量再聚变释放出更大的能量，释放的能量再为下一次聚变提供能量再释放，循环往复。

但当恒星内部发生铁聚变时，不仅不会释放能量，还会迅速消耗掉恒星的能量，造成恒星坍缩然后引发核爆炸，就是超新星爆发。

而最小规模的超新星爆发所释放的能量比太阳100亿年中放出的能量总和的100倍还多。

强大的能量瞬间在宇宙中形成一个超级反应炉，聚变出所有的元素，包括铁以后的重元素。

然后在恒星的原地会出现一颗中子星或黑洞。

恒星一旦铁了心想死，拦都拦不住。

在科学界，铁聚变被称为“恒星杀手”，终止的是恒星内的核聚变，但开启的是生命起源的超新星爆发，反而加速了宇宙产生所有元素并抛撒元素的进程，把孕育生命的时间大大缩短，不然又怎么会有今天的地球，和地球上的我们。

为什么核聚变到产生铁元素时就停止了？

就像我们的太阳一样，所有恒星都是通过核聚变来发光发热的，这是因为聚变的过程中会释放能量，恒星通常都是从氢元素开始聚变，由氢元素聚变成氦元素，通常为四个氢原子聚变成一个氦原子，但是巨变之后的氦原子比4个氢原子的质量要小，这说明在这一过程中会有质量损失，而损失的质量正是转变成了能量。

通常大质量恒星从氢元素开始聚变成氦元素之后，会顺着元素周期表一路向上聚变，因为氦元素可以聚变成锂元素，接着铍元素，硼元素等一直聚变下去，直到出现铁元素的时候，这个恒星的死亡时刻就会到来，因为一旦铁元素在恒星内部开始出现，就代表着超新星爆发要开始了，这颗恒星会发生剧烈的爆炸，之后转变成一颗中子星或者黑洞。

那么为什么进行的铁元素的时候，恒星内部的核聚变就不能再进行下去了呢？原因说起来也简单，就是铁之前的元素再聚变成铁元素的时候已经不是能量释放状态了，而是需要吸收能量才可以做到。

为什么铁之前的元素聚变的时候可以释放能量，但是铁元素就不能再释放能量而需要吸收能量了呢？这里就必须得说一下中子的形成了，当一个质子和一个电子合成中子的时候，它是需要吸收能量的，因此中子的质量通常要比一个质子和一个电子相加之和要大。

铁原子的构成是26个质子26个电子和30个中子，合成如此多的中子需要吸收大量的能量，因此合成铁元素需要吸收的能量已经超过了低级元素据变成铁元素原子核释放的能量，所以当恒星内部出现铁元素的时候，就代表着这颗恒星内部需要吸收的能量已经超过了其释放的能量。

当恒星内部不再释放能量的时候，它的内部辐射压将陡然减少，巨大的引力压缩之下，所有的物质都会向核心集中，因此恒星塌缩现象就发生了，而且这样的事情只发生在一瞬间，巨大的质量会将恒星的中心元素进一步聚变，所以这一瞬间也会产生铁以及铁以上的很多元素，而且这些元素都是需要吸收能量的，恒星的中心会产生1000亿度的高温，在剧烈的高温高压之下就形成中子星，而当中子星形成之后，继续坍缩的物质撞击到中子星的表面就会被反弹出去，从而也就会发生剧烈的超新星爆发现象了。

如果恒星中心但温度更高压力更大，温度超过3000亿度，那么很可能就会产生黑洞了，产生黑洞的超新星爆发的时间通常都很短暂，因为黑洞会迅速吸收发生超新星爆发的恒星的物质，几乎会将整个恒星都吸入其中。

为什么核聚变到产生铁元素时就停止了？

核聚变

首先，我们要搞清楚什么是核聚变反应？

实际上，核聚变反应就是指原子核相互结合的一种反应，两个比较小的核结合成一个更大的核，因此也被称为核融合。宇宙诞生之初，主要的元素就是氢和氦，这两个元素是元素周期表最靠前的两个元素。

并不是说，在那个时候没有形成原子序数更高的元素，只是因为那些元素还不够稳定，因此，又裂变为氦原子核了。我们从元素周期表中也能看出，原子核比氢原子核和氦原子核大的元素原子核多了去了，现在的元素周期表都已经可以排到110多位，而且还没有达到尽头。也就是说，宇宙诞生之后，在宇宙中形成了许多大的原子核，铁元素原子核算是其中的一员，但并不是最大的原子核。因此，核聚变到产生铁元素就停止是不合理的。如果是这样，那元素周期表到达铁元素就应该停下来。那核聚变到底是到哪会停下来呢？

实际上，至今我们也不清楚，关于元素周期表的尽头到底在哪，至今也没有一个靠谱的理论可以给出答案。但就目前来看，想要合成比铁更重的元素，只要能量给到足够高就可以做到。不仅我们人类可以做到（但做不到大批量的），如今我们已经能合成到118号元素了。

在宇宙中的一些极端条件下也能做到。人类的方法其实就是通过实验来合成。那宇宙中是如何合成比铁元素原子序数更大的元素的呢?还有为什么铁元素是一个经常被人提及的元素呢？

今天，我们就来详细说说这两个问题。

在宇宙中，合成比氦元素更大号的元素主要依靠的就是恒星。恒星的内核可以发生核聚变反应。一般来说，由于氢原子核的核聚变反应所需要的门槛是最低的，而且构成恒星的主要元素也是氢元素，因此，恒星的氢原子的核聚变反应会先被点着，4个氢原子核通过核聚变产生氦原子核。

当氢原子核被消耗得差不多时，只要恒星的质量足够大，就可以继续点燃氦原子核的核聚变反应，生成碳原子核和氧原子核。同样的，只要质量足够大，就还可以继续引发碳原子核，氧原子核的核聚变反应。于是，你很容易发现，这个过程其实就是沿着元素周期表从小到大的方向演化，最后一直到铁元素。

之所以铁元素是一个节点，是因为铁是已知的所有元素中最稳定的元素（从原子核的层面来看）。我们也把铁元素称为是比结合能最高的元素。这就意味着，要让铁原子核发生核聚变反应是非常困难的。原子序数小于铁元素的原子核都可以通过核聚变反应释放能量，同样的，原子序数大于铁元素的原子核都可以通过核裂变反应释放能量。它们都有向铁方向靠的趋势，这是因为，在宇宙中，万物都有一个趋势，那就是趋向于稳定。

要让铁元素发生核聚变，并不是不可能。但是这需要极为苛刻的条件，而且是一笔赔本的生意，整个过程要输入大量的能量，而释放的能量很少，输入要远比输出大。在恒星内核中其实很难实现，一般来说，只有两个极端的天文学现象才可以实现。

首先，超大质量恒星演化到末期时，会爆发超新星爆炸，在这个过程中，就可以形成原子序数大于铁的元素。

超新星爆炸是十分壮丽的天文学现象，它的亮度常常会达到一个星系的亮度，如果距离我们不算非常遥远，我们甚至可以在白天看到它。而超新星爆炸之后，常常会留下中子星或者黑洞。

而远比超新星发生的概率还低的是中子星合并，其实就是两颗中子星相遇了，然后合并到了一起，这个过程中也会形成大量的高顺位元素，比如：金。

在宇宙中，超新星爆炸已经算是不经常能见到的现象了，中子星合并更是少之又少，这也是为什么金元素很少的原因。所以，我们会发现，想要让铁元素发生核聚变反应真的是一件非常难的事情，但并不是说铁元素不能发生核聚变反应，事实上是可以的，只要条件要给够就可以。不过这个条件是极为苛刻的。

为什么核聚变到产生铁元素时就停止了？

这个涉及的能量的释放和吸收问题。以铁原子为界限，原子序数小于铁的核聚变是释放能量的，此时的核聚变称为氢核聚变，也称为热核聚变。恒星释放光热能量，发生的就是可控热核聚变。

而大于等于铁核聚变的核聚变是吸热的，属于重核聚变。在恒星星核内，氢核聚变的末期，已经产生了很多的重核（铁核），这个时候下，可反应的氢核数量较少，释放的核能量也较少。或许这时候释放的能量可以支持少量的重核发生核聚变，但是随着氢核的完全反应，已经没有能量支持重核反应了。所以，恒星的核反应也就聚变到铁核为止。当然了，这个过程中还是有少部分比铁核重的元素形成，要不宇宙中怎么会有铁核以上的元素呢？

当然，更重的元素，就需要极端的天体事件才能形成。例如金元素，据猜测就是在中子星合并已经超新星爆炸的时候产生的，因为只有这种极端环境下，才有足够能量和压力，支持重核聚变产生重金属元素。

为什么核聚变到产生铁元素时就停止了？

恒星能够源源不断地放出热量是因为发生了自持式聚变反应，敲黑板，重点是自持式，这才是考点。

图释：上图为我国合肥等离子所的“人造太阳”超导托卡马克实验装置

在我国的超导托卡马克实验装置东方超环（EAST）实现持续放电101.2秒，这个已经是世界最长的记录了，此前的记录是60秒，就是因为反应不能自持下去，或者说外界输入的能量大于核聚变输出的能量，铁的聚变即是如此。

铁也可以发生聚变反应，当能量和压力满足聚变反应的条件，铁仍然可以发生聚变反应，只是因为铁的平均结合能是目前发现得元素当中最大的，维持铁核聚变反应消耗的能量要大于铁核聚变反应放出的能量，即铁不能发生自持式聚变反应。

图释：上图为元素的比结合能曲线，从图中可看出铁的比结合能是最大的，即将铁核分散成单个核子所需要的平能能量是最大的。

当铁核聚变将恒星储存的能量消耗殆尽之后，维持聚变的高温环境将不在，恒星便不能再继续发生聚变。

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