细说大爆炸后的核融合过程，为什么没有生成重元素？放眼望去

放眼望去，我们地球上存在着各种各样的物质形式，从元素周期表最氢的元素到最重的元素，充满着丰富的多样性，但我们知道这些元素都来自太阳系前几代的恒星，并非来自宇宙大爆炸本身。宇宙诞生后只为我们提供了92%的氢原子和8%的氦原子，还有少量的锂、铍。那么问题来了，宇宙诞生后，温度那么高，密度那么大，为什么没有融合出重元素呢？今天我们就来说下：大爆炸的核合成是咋回事？

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正反物质湮灭时期【细说大爆炸后的核融合过程，为什么没有生成重元素？】在宇宙诞生的早期，只有由光子以及物质基本粒子（包括物质的和反物质的）组成的等离子体辐射，而且这些东西在以近乎光速的疯狂速度“暴走” ，可以称为“原生汤” 。粒子之间的撞击几乎每时每刻都在发生。在充沛的能量支持下，大量的“粒子一反粒子对”也在随时创生，随时湮灭。随着所有这些纷乱的活动，这个炽热、紧密的宇宙也在以一种难以置信的速度扩张并因此冷却下来。

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在仅仅经过了大约1秒钟后，宇宙的温度就下降到了“只有”大约110亿摄氏度的水平。 “冷”到这个程度，已经让“粒子—反粒子对”不再继续形成了。由于物质和反物质拥有彼此相反的电荷，所以一旦相碰就会相互湮灭。鉴于当前宇宙中的星系主要是由物质（而非反物质）构成的，我们认为当年大量的反物质已经与数量相等的物质相接触而湮灭掉了，留下的物质只是在当初的辐射粒子（包括光子、中微子等）的“轰炸”中幸存的很小一部分，其幸存比例也许仅为十亿分之一。
质子和中子的比例变化
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这样留下来的物质粒子包括质子、中子和电子，但由于此时宇宙的温度仍然较高，它们暂时还无法彼此联结起来。但是，如果一个具有足够能量的质子与电子相碰的话，且碰撞的能量级别也够的话，它们可以转变为中子或者中微子。相反的过程同样可能发生：中子和中微子碰击，也可以变身为质子和电子。
当宇宙的温度还足够高的时候，这两种反应会以基本相等的概率发生，所以我们得到了一个质子和中子大约各占物质之50%的、初始的物质宇宙（当然这个宇宙里还需要相应数量的电子去平衡质子的电荷，以保证整体上的电中性）。这肯定说得通，因为质子和中子的质量相差无几，二者所含的能量也几乎是相等的：一个静止中子的质量只比一个静止质子的质量多出0.138% 。
这些事实带来了一些有趣的状况。首先，在上述时间节点之后再过大约1/3秒，温度就微妙地降到了低于上述质量差值的水平（这句话看似费解，但没有错，见后文），此时质子与电子碰击变成中子和中微子的那个反应发生的难度就增加了，其发生频率开始低于其他反应。为何会有这样的现象？

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由于宇宙的温度随着其扩展而不断下降，各种粒子的动能也会降低， “质子一电子对”在相碰时最终会因能量不够高而“凑不出”中子比质子多的那点质量。但此时中子和中微子若相碰，暂时还是足以变成质子和电子的（尽管这一反应此后也终会因温度继续下降而更难发生）。上述差异导致初始的物质宇宙中50：50的质子与中子之比，在宇宙年龄达到几秒钟之后就变成了大约85：15 ，质子的数量近乎中子的6倍。