物质元素起源如同“一环扣一环”的链条

绝大部分物质元素来源于恒星“大熔炉”，66年前，一次意外的发现颠覆了天体物理学家对物质元素来源的认知。在66年前的一次例行观测中，天文学家保罗·梅林将望远镜对准了坐标位置锁定的天空，望远镜设在加州帕萨迪拉的威尔逊山顶天文台，坚持不懈地观测加上幸运的光顾，梅林在发现中收获了一份喜悦，从一个遥远恒星发出的光信号中找到了元素鍀。

梅林的发现引起了当时天文学界的轰动，天文学家没有预料鍀元素的发现。鍀元素的稳定性差，当时的物理学家将鍀称为“人造元素”，在恒星的物质成分中发现了不稳定的元素，梅林和当时的物理学家普遍感到吃惊，他们当时持有一种见解，在恒星形成的过程中如果有任何鍀元素的出现，那么它们已经转换为不同的其它元素，诸如：钉或钼。假如梅林果真发现了人造的鍀元素，那么科学家倾向于一个假设，在遥远的过去，某位神明或大师使用了巧夺天工的方法，创造了鍀元素，然而，在恒星的“炼狱”制成了鍀元素，神明或大师如何炼制成了罕见的元素？

1952年5月2日，梅林在《科学》杂志公布了鍀元素的重要发现，没人会听信神明或大师的说法，梅林给出了恒星创造重元素的三种解释，不仅破解了令人迷惑不解的观测结果，而且打开了一扇重新理解宇宙起源的天窗。在人类科学史上，不是每一项发现都彻底改变了人们对自然界的看法，但是，梅林的发现简洁而令人震撼，揭示了宇宙元素起源的崭新图景，即使在今日核物理学的研究中，人们仍然听到了由伟大发现而出现的“回响”。人们关心的第一个天体物理学的问题是元素从何而来？在1950年代的早期，人们还不清楚宇宙元素怎样产生。

在物质元物理学中出现了第一批替代宇宙大爆炸起源说的理论，包括有些著名的物理学家，例如：荣获1967年诺贝尔物理学奖的汉斯·贝特，获得1957年马克斯·普朗克奖的卡尔·弗里德里希·冯·魏茨泽克，获得1974年皇家奖杯的弗雷德·霍伊尔，但是，直到保罗·梅林的出现，还没有一位科学家构建了令人信服的元素起源理论。

梅林的发现标志了一个全新科学领域的产生，恒星的核合成理论成功地解释了元素的源头，它是研究元素，更准确地说是研究原子核在恒星内部是怎样通过核合成方式产生的过程。科学家在梅林发现的基础上找到了一条准确解释恒星内部核合成元素的过程和路径，恒星核物理学家正确地解释了梅林的不同寻常元素鍀的发现。人们关心的第二个问题：在恒星中心如何实现原子核的聚变反应？在恒星内部进行了原子核聚变反应，从最简单和最丰富的氢原子开始，氢原子合成为更重的氦原子，从氦原子和碳原子一路合成到鍀原子和比鍀元素更重的原子。

物质元素的核合成过程好似一环扣一环的链条，从重元素到更重元素的“链式反应”。在梅林发现鍀的时代，天体物理学家共同协作，构建了四种主要的核合成理论。1988年，阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖的得主—-玛格丽特·伯贝格在1957年发表了著名“恒星内的合成元素”论文。杰弗里·伯贝格获得了1999年的布鲁斯奖，威廉·富勒获得了1983年的诺贝尔物理学奖，弗雷德·霍伊尔获得了1974年的皇家奖杯，三位科学家共同出版了名为《B2FH》的专著，这本读物迄今仍是人们了解恒星内部核物理发生机制的参考书。2006年汉斯·贝特奖的得主AL·卡梅伦曾在1957年通过独立研究发表了题为“恒星内部的核反应和核起源”的论文。

（编译：2021-5-30）

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