宇宙中的所有元素,以铁为分界线,划分为两大阵营,即轻元素和重元素。铁元素及原子序数在铁以下的元素,基本上都可以在恒星的演化进程中“锻造”出来。在恒星内核高温高压以及量子隧穿效应的作用下,较轻的元素原子之间发生核聚变反应,也就是通过“质子融合”形成原子序数更大的元素。
恒星造就的元素恒星的质量越大,内核发生核聚变反应的强度就越大,最终推动核聚变反应向纵深方向发展的条件就越充分,因此反应的产物原子量也就越大,一直到铁为止。由于铁原子的比结合能最高,如果让它继续发生核聚变反应,那么所注入的能量将要比释放的能量高,所以仅靠恒星内部核聚变反应产生的能量,不足以推动铁继续发生核聚变反应,巨大恒星的内核往往到产生铁的时候,也意味着恒星生命周期已经进入尾声。
然而,宇宙包括地球的地层中,都含有一定量的金、铂以及其他重金属元素,长期以来,科学家们对这些重金属的来源感到迷惑,因为这些重元素的形成过程,必须要具备比恒星更多能量的反应环境。
超新星爆发造就的元素于是,科学家们目标瞄向了超新星爆发,这是大质量恒星在生命末期,由于内部核聚变停止后,外部物质向内核急剧坍缩所引发的强烈“爆炸”,在巨大能量的加持下,某些区域重启了更为强烈的核聚变,从而形成不可控的聚变反应,将恒星外层物质从“母体”中剥离以粒子的形式抛洒出去,甚至将整个恒星都“炸为乌有”。
在超新星爆发过程中,巨大的能量输入,为那些原来恒星聚变的产物提供了继续“合并”的条件,其中以“快中子捕获”最为突出。以铁原子为基底,在巨大能量加持下,外界的自由质子被压进铁原子核中,在极短的时间内,通过“快中子捕获”聚合形成很多比铁元素原子序数还要高的重元素。