第五四七天，138亿年前的宇宙大爆炸初期只形成了大约75%的氢，25%的氦，微量的氘（氢的稳定形态同位素），极其微量的氚（氢的放射性同位素）、锂和铍7。再往上的元素就没有了。这个过程叫太初核合成。并且氚和铍7都有放射性，之后它们就全部衰变成氦3和锂7了。
也就是说，宇宙中绝大部分的氢原子和氦原子已有138亿岁了，并且它们占据了目前宇宙元素总量的99%以上。之所以这两个元素在宇宙中的占比如此之高，是因为它们的核子数足够少，并且足够稳定。
之后的大部分元素都是由恒星生成的：
在小质量的恒星里，氢再聚变成氦，氦聚变成碳和氧，然后就到此为止了。
在质量较大的恒星里，氦可以继续聚变成氖、硅、镁一直到铁。当恒星中心的大多数质量都变成铁后，其中心部分所产生的压力将非常巨大，这导致电子被压入铁原子核，与原子核中的质子转变为中子，最后整个恒星核心都将变成中子。由于该中子核心极端致密，进一步的聚变反应也被中止。
所以大多数的恒星都是聚变到铁为止。那么，宇宙中主要有两种机制生成比铁更重的元素：
一是在晚期红巨星的大气中，有较低的中子通量，原子核可以继续吸收中子直到生成钋210，钋210有放射性，放出一个α粒子后衰变成铅206，如此循环。
二是在超新星爆发时有较高的中子通量，原子核可以快速吸收中子，生成更重的元素。但是更重的元素里只有钍232、铀235、铀238三种的半衰期较长(140亿年、7亿年、45亿年)，因此比铀还重的元素最终都衰变成了钍和铀。
最后，在超新星爆发的同时，恒星将抛出几乎全部的外层物质，只留下一颗体积极小的中子星核心。在爆发过程中将伴随少量重元素的生成，从28号元素镍到94号元素钚（甚至更重的元素）都可能在此过程中生成。
可是，宇宙中只有少部分重元素是这么来的。
通常来说，铁之后的重元素主要通过原子核吸收中子并发生β衰变来产生更重的元素。超新星爆发的确可以在较短时期内制造出大量重元素，但超新星爆发过程中缺乏足量的中子供给，也就是说，超新星爆发并非是重元素生成的主要途径。
那么，宇宙中可以大规模释放中子的现象只有中子星的撞击和合并了。当质量大约为太阳8到20倍的两颗相近恒星发生超新星爆发并遗留下中子星核心后，这两颗中子星将以两者的重心为回转轴进行公转。当两颗中子星不可避免地走向撞击或者合并时，这一过程将释放出巨大的能量和大量的中子，可以在极短时间内制造大量包括金、铂等贵金属元素在内的重元素。
然而，按照中子星的碰撞频率计算，重元素的产量远不及宇宙中的真实丰度。还有一种理论是说重元素的主要来源是极速旋转的超新星，它们产生强磁场并发生坍缩，进而形成金、铀等重元素。
此外，该理论还根据不同恒星的质量、年龄等条件判断了其可以产生的元素，例如质量只有太阳1/8的恒星能产生碳和氮元素，同时也能产生一半比铁重的元素。目前，这一新理论还有待更多证据的进一步检验。
最后的一些重元素的合成方式就是人类自己创造的，人工合成的元素基本都是放射性的。在元素周期表中基本上从95号~100来号左右就都是人工合成的了。
铁元素的特性为何如此神奇？
这是因为在118种元素中，原子序数太多或太少的元素，其核子结合的牢固程度都不高。而铁元素的原子序数（质子数）为26，所以铁元素的原子核相对于其它元素是最稳定的（这里指核稳定，不是化学性质）。
在原子核中，质子和中子统称为核子。将核子从原子核中分离做功消耗的能量，被称为结合能。
也就是说，要把铁元素的每个核子（质子+中子）结合（或拆开）所需的能量在所有的元素中是最大的。这个能量就是原子核的结合能。
由于任一原子核的质量总是小于其组成核子的质量和（这一差值被称为质量亏损），那么，根据爱因斯坦的质能方程E=MC²，我们知道能量和质量是可以相互转化的。因此，结合能的大小可以由质能方程来推算：
结合能=（原子核内所有质子、中子的静止质量和-原子核静止质量）×光速²
再根据热力学第二定律（有序变无序）：
铁元素的平均结合能=总结合能÷原子核中的粒子数
最终得出了：原子序数（质子数）小于铁的物质最终会聚变融合为铁元素，而质子数大于铁的物质最终会自发裂变或衰变为铁元素。
简单来说，所有原子核都有结合能，且这个能量是一个负数（表示一个核子需要这么多的能量才能逃离这个原子核）。原子核发生聚变和裂变的目的都是为了减少自身的能量储备（因为低能量级比高能量低更稳定）。
铁之前的元素的比结合能（结合能与核子数之比）随质子数的增长而增长，铁之后的元素的比结合能则随质子数的增长而下降。因此，高的结合能意味着更低的能量级，所以铁之前的元素会发生聚变来降低自身能量。而铁由于具有最紧密的原子核，无法通过聚变或裂变来释放能量，所以铁成了终极产物。
这意味着当恒星的核心聚变为铁元素时，便宣告了自身的死期到来。随后，恒星尸体便会塌缩成中子星或黑洞。
也就是说，宇宙中绝大部分的氢原子和氦原子已有138亿岁了，并且它们占据了目前宇宙元素总量的99%以上。之所以这两个元素在宇宙中的占比如此之高，是因为它们的核子数足够少，并且足够稳定。
之后的大部分元素都是由恒星生成的：
在小质量的恒星里，氢再聚变成氦，氦聚变成碳和氧，然后就到此为止了。
在质量较大的恒星里，氦可以继续聚变成氖、硅、镁一直到铁。当恒星中心的大多数质量都变成铁后，其中心部分所产生的压力将非常巨大，这导致电子被压入铁原子核，与原子核中的质子转变为中子，最后整个恒星核心都将变成中子。由于该中子核心极端致密，进一步的聚变反应也被中止。
所以大多数的恒星都是聚变到铁为止。那么，宇宙中主要有两种机制生成比铁更重的元素：
一是在晚期红巨星的大气中，有较低的中子通量，原子核可以继续吸收中子直到生成钋210，钋210有放射性，放出一个α粒子后衰变成铅206，如此循环。
二是在超新星爆发时有较高的中子通量，原子核可以快速吸收中子，生成更重的元素。但是更重的元素里只有钍232、铀235、铀238三种的半衰期较长(140亿年、7亿年、45亿年)，因此比铀还重的元素最终都衰变成了钍和铀。
最后，在超新星爆发的同时，恒星将抛出几乎全部的外层物质，只留下一颗体积极小的中子星核心。在爆发过程中将伴随少量重元素的生成，从28号元素镍到94号元素钚（甚至更重的元素）都可能在此过程中生成。
可是，宇宙中只有少部分重元素是这么来的。
通常来说，铁之后的重元素主要通过原子核吸收中子并发生β衰变来产生更重的元素。超新星爆发的确可以在较短时期内制造出大量重元素，但超新星爆发过程中缺乏足量的中子供给，也就是说，超新星爆发并非是重元素生成的主要途径。
那么，宇宙中可以大规模释放中子的现象只有中子星的撞击和合并了。当质量大约为太阳8到20倍的两颗相近恒星发生超新星爆发并遗留下中子星核心后，这两颗中子星将以两者的重心为回转轴进行公转。当两颗中子星不可避免地走向撞击或者合并时，这一过程将释放出巨大的能量和大量的中子，可以在极短时间内制造大量包括金、铂等贵金属元素在内的重元素。
然而，按照中子星的碰撞频率计算，重元素的产量远不及宇宙中的真实丰度。还有一种理论是说重元素的主要来源是极速旋转的超新星，它们产生强磁场并发生坍缩，进而形成金、铀等重元素。
此外，该理论还根据不同恒星的质量、年龄等条件判断了其可以产生的元素，例如质量只有太阳1/8的恒星能产生碳和氮元素，同时也能产生一半比铁重的元素。目前，这一新理论还有待更多证据的进一步检验。
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这是因为在118种元素中，原子序数太多或太少的元素，其核子结合的牢固程度都不高。而铁元素的原子序数（质子数）为26，所以铁元素的原子核相对于其它元素是最稳定的（这里指核稳定，不是化学性质）。
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也就是说，要把铁元素的每个核子（质子+中子）结合（或拆开）所需的能量在所有的元素中是最大的。这个能量就是原子核的结合能。
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