为什么宇宙没有发生核聚变？

　　我们的宇宙诞生于138亿年前的那场惊天动地的大爆炸，这里所说的大爆炸并不是一个动词，当时并没有什么东西真正地发生了爆炸。大爆炸这个词只是描述了一种状态，形容的是当时那个温度极高，密度极高，不断膨胀的热状态。既然当时宇宙的密度和温度都极高，十分类似于现在恒星内部的环境，那为什么当时的质子也就是氢原子核没有发生核聚变，形成重元素？甚至是诞生出整个元素周期表。而是要等了几千万年，甚至是几亿年后，当第一颗恒星诞生的时候，才开始了正儿八经的核聚变呢？
　　今天我们就聊一下这个问题。环顾当今的宇宙，毫无疑问，其中充满了大量的氢和氦，这两种元素的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，同时也诞生了生命。在我们的地球上，氢和氦这两种元素只占了很小的一部分，从质量上来说还不到1%。地球上更多的是比氢和氦更重的元素，例如氧元素和硅元素。事实上。地球上所有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氢元素聚变为重元素，最后以超新星爆发的形式死亡，然后把形成的重元素又抛回到了宇宙当中。这些胶中的元素连同原始元素，也就是宇宙中原本就存在的氢和海再次混合。被纳入了下一代恒星中。下一代恒星的死亡以后。又以更多的重元素，丰富了宇宙的介质，最终当胶中的元素变得足够的丰富的时候。就形成了岩石行星。很明显，恒星是一个元素的加工厂，是万事万物诞生的根本。
　　根据宇宙演化理论，我们知道现在的宇宙随着时间的推移正在不断地膨胀和冷却，这意味着在过去的每一个时刻，宇宙中所有的物质密度会更高，温度会更高，辐射也会更强。这里所说的辐射，主要指的就是光子和中微子当时所携带的能量。如果我们继续往前追溯，我们会发现宇宙第一次形成中性原子的时刻。如果我们再继续往前走，哪怕温度再升高一点点，中性原子就会因为高温高压而炸裂开来，这个过程就是中性原子的电离。此时的宇宙，按照数量来说，由92%的氢原子核和8%的氦原子核组成，或者是按质量来说，大约是75%-76%的氢原子和24%-25%的氦原子核组成，还有少量的锂和铍元素。但除了这些元素的原子核之外，再也没有任何其他的元素，这时就会出现一个巨大的疑问，为什么氢还会呈现出这样一个比例？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，为什么当时宇宙只把少量的氢原子聚变成了氦？为什么没有更多的原子核参加核聚变？为什么还没有继续聚变成为更重的元素？那么，为了找到这个问题的答案，我们需要追溯到很久很久以前，在宇宙诞生之初还不到一秒钟的时候。
　　这时，宇宙中充满了几乎等量的物质和反物质，其中包括质子和反质子，中子和反中子，电子和正电子，中微子和反，中微子，当然还有光子，光子它本身自己就是自己的反粒子等等这些正反粒子。这时的宇宙温度高，到了让两个光子发生碰撞的时候，就会自发地形成物质和反物质，然后正反物质相遇以后，又会发生湮灭，又变回了两个光子，此时，宇宙中正反物质产生的速度和湮灭的速度是一样快。在极短的时间内，宇宙中正反物质的数量几乎处在了平衡的状态，但是随着宇宙的膨胀冷却，温度下降以后，正反物质湮灭的速度会快于光子自发形成正反物质的速度。最终，所有反质子和反中子与质子和中子一起发生了湮灭。由于在这个过程中发生了正反物质数量不对称的现象，导致了正物质比反物质数量多了大约十亿分之一。
　　最终，反物质就这样消失不见了，宇宙中就保留下了一小部分的物质。正是这一小部分的物质创造了今天我们所看到的一切。在这一小部分的物质中，质子和中子的数量大致是相等的，各占一半，也就是说是50 : 50。这些质子和中子最终形成了我们宇宙中已知的所有的原子，而原子的另外一个部分。电子和正电子。由于他们的质量很小，两个光子相撞很容易产生正版电子，所以他们仍然以巨大的数量存在了，很长一段时间。这个时候电子和中微子的数量比质子和中子多出了大约10亿倍。此时，宇宙的温度，不仅可以保证正反电子的产生和湮灭处在一个平衡的状态，而且也能保证质子和中子之间可以相互转化。一个质子与电子结合以后，会生成中子，并释放出一个电子中微子H。公子可以与电子中微子结合，再生成一个质子和电子。这个过程被称为质子和中子之间的相互转化。这就是为什么我刚才说质子和中子在数量上是大致相等的，因为它们可以相互转化。但是，它们之间数量相等，并不会持续很长的时间，因为中子比质子重了大约0.2%。也就是说，质子到中子的转化，需要的能量比中子到质子的转化，需要的能量大。所以，随着宇宙的冷却温度的下降，质子和电子的反应会变得越来越慢，甚至是停止。而中子和中微子对产生质子和电子对的反应依然可以相对容易地进行，所以说在宇宙形成一到三秒内。大部分的种子会转化为质子，使得质子和中子的比例从刚才的50 : 50变成现在的80 : 15，此时，宇宙中的质子和中子总数还是比较丰富的。
　　温度密度也可以让它们融合成更重的元素，但是这个时候却遇到了困难，因为光子的数量比质子和中子多出了十亿分之一。而且在宇宙膨胀和冷却的前几秒里。光子充满了能量，使得每次质子与中子刚融合在一起，形成刀的时候，就会被光子撞击，然后垫底。也可以理解为光子将氘原子炸成了一个质子和中子。这就是核反应中常说的刀平静。因为氘原子核结合得相当地脆弱，他的脆弱阻止了进一步的核反应的发生。就这样，质子和中子只要一结合，就会被光子炸开，然后又结合又被炸开，不断地发生这样重复的反应。随着时间的推移，自由之子是稳定的，所以说它不会发生任何改变。但自由中子不稳定，它的半衰期大约为十分钟，会衰变为质子、电子和反电子中微子。到宇宙冷却可以产生刀的程度的时候，已经过去了大约三分多钟的时间，这样就进一步把85%的质子和15%的中子比例变成了接近88%的质子和略多于12%的中子。随着刀的形成，核聚变就可以往下进行了。并且反应速度非常快。往刀里添加一个质子，就形成了一个氦三，再添加一个中子，就变成了氦4往氘里面添加一个中子就变成了氚，再添加一个质子，就变成了氦4。就这氦元素就诞生了。到氦这一步的时候，宇宙诞生已经经历了十分钟的时间，这时空间中充满了质子和氦四核，但是质子不能和氦四核继续融合，因为HY非常不稳定，在短短的十的负21次方秒就会衰变为氦四两个氦四核可以产生一个皮包，虽然皮包存在的时间能稍微长一些，但是也会在短短的十的负十六次方秒衰变为两个氦四。三个氦四可以融合为一个碳12，但是此时宇宙膨胀后的温度已经无法支撑和融合，不再往下进行了。
　　最后，99%以上的种子被锁定在了氦四核当中，我们知道在核反应之前。宇宙中有12%的中子，88%的质子核融合以后等量的中子和等量的质子形成了氦四，剩下的就是质子，也就是氢原子核。这就是为什么根据质量我们说，宇宙诞生以后，氢的质量占了75%-76%，氦的质量占了24%-25%。由于每个氦核的质量大约是清河的四倍，所以说按原子数量计算，宇宙中的氢的数量约为92%，氦的数量约为8%。其次，在核反应当中还残留了极少量的氘和氦三个字，约为0.01%里的残留更少。这就是宇宙诞生词所创造的一切。我们今天看到的所有的东西都是来自这些氢元素和氦元素。在宇宙学中，我们把宇宙诞生时的核聚变称为太初核融合。目前，我们通过观察遥远类星体发出的光线，这些光线会经过原始宇宙气均，经过分析其中的光谱吸收特征，我们已经确定了，宇宙诞生的时候确实只产生了氢和氦。而且观测出来的元素比例跟我们的理论预测是一致的，所以说。大爆炸和融合的理论预测就成为了宇宙大爆炸理论的三大基石。另外两个基石就是哈勃账和宇宙微波背景。