大爆炸为什么不产生更重的元素？

大爆炸之后不久，温度从普朗克温度开始降温。一旦温度降低到116个gigakelvins，就会进行核合成并产生氦，锂和痕量其他元素。

但是，如果在大爆炸发生后不久温度如此之高，为什么没有产生那么重的元素呢？116吉格列芬显然远高于碳和氧等元素融合所需的温度。另外，在这样的温度下大多数质子是否不应该融合，而使宇宙中的元素更重？

我认为您的思维过程存在缺陷，因为您认为通过大幅度提高温度可以确保获得重元素。听起来有些奇怪，但并非如此（尤其是在大爆炸核合成（BBN）期间），原因有几个。实际上，如果您将一颗仅含氢的恒星制成超新星，那么您将不会像现在的恒星中那样获得重元素，而超新星也是如此。

BBN时间刻度

要考虑的一个主要问题是，BBN时代的计算长度仅为〜20分钟。确实没有太多时间来形成元素。当然，超新星会在瞬间闪烁，但是还有其他事情正在发生，我将在一秒钟内进行介绍。这里的要点是，定影需要花费时间，而20分钟的时间并不构成沉重的元素。

氘

要获取重元素，您需要增强它们。您不能将50个质子和50个中子一起粉碎并得到锡。因此，第一步是将质子和中子一起粉碎以获得氘，但是在这里您已经遇到了一个称为氘瓶颈的问题。事实证明，高温（实际上有点违反直觉）阻碍了氘的产生。这主要是因为氘核最终将具有太多的能量，以至于它能够克服结合能（而氘具有很低的结合能，因为它只有两个核子）并可能再次分裂。当然，考虑到密度和温度，仅凭意志力仍然可以得到大量的氘，但是数量却不多，而且达不到您期望的速率。另一个使氘形成的频率低于您天真的期望的原因是，BBN之前的质子与中子之比约为7：1，这是因为质子质量略低，因此更易于产生质子。因此，每7个质子中就有6个没有相应的中子可与之结合，因此必须先等氘形成才能与任何物质结合。

t，氦，锂，天哪！

然后，氘是形成汤中所有下一阶段颗粒的催化剂。在这里，您可以将它们与其他各种东西放在一起以得到3 H e，3 H和4 H e。一旦有大量的氘，tri和氦同位素在附近漂浮，就可以开始制造锂，如果幸运的话，还可以使用铍。$^3\mathrm{He}$$^3\mathrm{H}$$^4\mathrm{He}$

通往硼与超越

但是现在，您再次遇到了瓶颈，并且比氘的瓶颈还要严重。您手头上的东西无法轻易跳转到较重的元素。下一条聚变链以及恒星的做作方式是三链α过程，该过程有助于形成碳，但要实现该链并积聚足够的碳，则需要大量时间。而且我们只有20分钟！只是没有时间形成我们需要在聚变周期中进展的碳。正如我在一开始所暗示的那样，由于这个原因，纯氢星也不会在超新星上产生重元素。他们之所以能够生产重元素，是因为他们在SN事件发生前已有数十亿年的时间来积累基本数量的碳，氮，氧等，这些元素可以帮助重元素融合过程。

$\mathrm{He}$$\mathrm{Li}$$^{112}\mathrm{Sn}$（锡是62个中子），非常小。更重要的是，您甚至无法尝试通过使重物稍微重一些来跳过碳，或者在锂和碳之间形成某种中间物。同样，这是由于稳定性问题。因此，没有其他选择，您就必须在锂电之后再争取碳，如上所述，您只是没有时间这样做。

TL; DR

总体而言，BBN限于时间有限，质子与中子的丰度比以及导致速度变慢的聚变瓶颈，因此只能获取锂。所有这些加在一起产生〜75％1 H，〜25％4 H e$^1\mathrm{H}$$^4\mathrm{He}$$^2\mathrm{H}$$^3\mathrm{He}$$\mathrm{Li}$