环顾当今的宇宙,毫无疑问,宇宙中存在着大量的氢和氦;毕竟,是氢与氦的核聚变为绝大多数的恒星提供了巨大的能量,照亮了整个黑暗的夜空!万物也在这种能量的滋养中茁壮成长。
但在地球上,氢和氦只占我们世界的一小部分。从质量上来说,只占地球质量的1%,即使我们只看地壳部分,与其他更重的元素相比,仍然只占很小的比例。事实上我们世界的重元素都是在几代恒星的不断更迭中形成的:最早的第一代恒星把它们的氢元素聚变为更重的元素,然后死去形成超新星爆发,把重元素又抛回宇宙。这些较重的元素,连同原始元素的再次混合,被纳入到下一代恒星中,最终当较重的元素变得足够丰富时就形成了岩石行星,也可以认为这就是一个加工厂!如果我们还记得关于宇宙大爆炸的描述,我们就知道宇宙并不是从这些重元素开始的,宇宙现在正在膨胀和冷却,这意味着在过去的每一个时刻宇宙中所有的物质更加紧密 ,温度更高,辐射更强。如果我们继续往前追溯,我们会发现宇宙中第一次形成中性原子的时刻,如果我们再继续往前哪怕温度再升高一点点,中性原子会因为高温高压而炸裂,就是这个时刻也是宇宙微波背景辐射的来源。
在中性原子形成时期,宇宙是由92%的氢原子和8%的氦原子组成的(或者按质量来说大约75-76%的氢原子和24-25%的氦原子),还有少量的锂和铍,但除此这些元素之外没有其他元素。这时就会出现一个巨大的疑问,为什么会是这样的比例?如果此时宇宙足够热,密度足够大,也可以在早期进行核聚变,为什么当时它只把少量的氢原子聚变成氦,为什么没有更多原子参加聚变?为什么氦没有继续聚变形成更重的元素?
为了找到答案,我们需要追溯到很久很久以前。不仅是宇宙最初的几十万年,也不是上文提到的中性原子时刻,甚至不是宇宙最初的几天、几个小时或几分钟。而宇宙最初的几分之一秒,这个时候不仅原子核不能形成,宇宙中充满了几乎等量的物质和反物质。
因为氢原子的核聚变反应需要一定的条件,只有高温条件没有高压也是不可能完成的。
因为氢原子的核聚变需要一定的条件,宇宙爆炸初期虽然温度密度极高,但是压力不够大。
因为氢原子不支持核聚变。
大爆炸前期一切都是能量混沌汤,还没有氢原子,夸克电子之类的都是混在一起的,爆炸发生以后温度下降 冷却了才形成的氢