原子是由原子核和電子構(gòu)成，而原子核則是由中子和質(zhì)子構(gòu)成，對(duì)于一個(gè)原子來(lái)講，其原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)量就決定了它的元素類型，比如說(shuō)原子序數(shù)為1的氫元素，其原子核就只有1個(gè)質(zhì)子，原子序數(shù)為2的氦元素，其原子核就有兩個(gè)質(zhì)子，其他元素則以此類推。
所以從理論上來(lái)講，只要我們能夠不斷地往一個(gè)原子核里加入質(zhì)子，它就會(huì)變成越來(lái)越重的元素，當(dāng)然了，畢竟質(zhì)子都是帶正電的，它們互相看不順眼，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的排斥力，因此我們?cè)诩尤胭|(zhì)子的同時(shí)，還需要加入一定數(shù)量中子來(lái)維持原子核的穩(wěn)定。
這種事情說(shuō)起來(lái)容易，實(shí)際操作起來(lái)難度卻相當(dāng)大，以至于擁有現(xiàn)代科技的人類都無(wú)法做到，不過(guò)人類無(wú)法做到并不代表宇宙也不能做到，否則的話，宇宙中也就不可能存在各式各樣的元素了，那宇宙是怎么做到的呢？一種常見(jiàn)的機(jī)制就是核聚變。
簡(jiǎn)單來(lái)講，核聚變其實(shí)就是較輕的原子核在高溫高壓下聚合成較重的原子核，宇宙中的每一顆恒星都是一個(gè)天然的“核聚變反應(yīng)堆”，在自身重力的擠壓下，恒星的核心就會(huì)形成高溫高壓的環(huán)境，從而為核聚變提供了條件。
原子核的原子序數(shù)越高，其發(fā)生核聚變的條件也就越高，而恒星核心的溫度和壓強(qiáng)是與恒星的質(zhì)量成正比的，因此宇宙中的那些質(zhì)量較低的恒星是聚變不出什么花樣的。
例如我們太陽(yáng)系“隔壁”的比鄰星，其實(shí)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(yáng)這種黃矮星，也好不到哪里去，終其太陽(yáng)的一生，它最多也就只能聚變出原子序數(shù)為8的氧元素。
只有那些質(zhì)量足夠大的恒星，其核心才有能力啟動(dòng)一輪又一輪的核聚變反應(yīng)，進(jìn)而制造出越來(lái)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?yàn)楹阈堑暮司圩兊皆有驍?shù)為26的鐵元素就終止了。
也就是說(shuō)，在恒星的核心，鐵是核聚變的終點(diǎn)。為什么會(huì)這樣呢？因?yàn)殍F原子核的核聚變并不會(huì)釋放能量，反而會(huì)吸收能量。
要知道核聚變所釋放出的能量，其實(shí)是恒星能夠維持自身穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)，對(duì)于宇宙中的那些能夠聚變出鐵的巨大恒星來(lái)講，它們自身的重力是非常大的，如果其核心的核聚變不釋放能量了，那么這些恒星就會(huì)被自身重力直接“壓塌”，然后就炸了，這也被稱為超新星爆發(fā)。
那么問(wèn)題就來(lái)了，既然核聚變到鐵就終止了，那宇宙中比鐵更重的元素是怎么來(lái)的呢？答案就是“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(gè)個(gè)“吃貨”，在有中子輻射的環(huán)境中，這些吃貨就有可能會(huì)“吃掉”一些送上門(mén)來(lái)的中子，不過(guò)它們的“消化能力”有大有小，有的可以連“吃”好幾個(gè)中子都無(wú)所謂，而有些只“吃掉”一個(gè)中子就會(huì)“消化不良”。
舉例說(shuō)明，比如說(shuō)一個(gè)鐵-56原子核“吃掉”了一個(gè)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(méi)事，在接下來(lái)的時(shí)間里，如果它再“吃掉”一個(gè)中子，它就變成了鐵-58，這還是穩(wěn)定同位素，所以它仍然無(wú)所謂。
如果它再“吃掉”一個(gè)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(huì)發(fā)生β衰變，在這個(gè)過(guò)程中，其原子核內(nèi)的一個(gè)中子會(huì)衰變成一個(gè)質(zhì)子，并釋放出一個(gè)電子和一個(gè)反中微子，其原子序數(shù)就會(huì)加1，然后就變成了鈷-59原子核。
與鐵-56原子核相比，鈷-59原子核的“消化能力”就差得多了，在“吃掉”一個(gè)中子之后，它就變成了不穩(wěn)定的鈷-60，所以它也會(huì)發(fā)生β衰變，其原子序數(shù)就會(huì)再次加1，然后就變成了鎳-60原子核，而鎳-60原子核的“消化能力”又比較強(qiáng)，在連續(xù)“吃掉”三個(gè)中子之后，它才會(huì)發(fā)生β衰變，然后變成銅-63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(duì)很弱，其產(chǎn)生重元素的效率就相對(duì)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(shí)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(shí)并不大，而真正大量產(chǎn)生這類元素的，正是“快中子俘獲”。
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(shí)，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)形成中子輻射極強(qiáng)的環(huán)境，其數(shù)量級(jí)可以高達(dá)每秒每立方厘米100萬(wàn)億億個(gè)中子之多。
在中子密度如此之高的環(huán)境中，就會(huì)發(fā)生“快中子俘獲”，較輕的原子核會(huì)“大吃特吃”，然后就會(huì)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。
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