7　元素是什么时候生成的
伽莫夫的困扰

在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30％。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。

氦丰度的疑惑

前面我们介绍过原子核的形成。在恒星中，2个质子，2个中子聚合形成氦原子核。但是恒星中形成的氦并不释放出来。在恒星中质子变成氦原子核后，3个氦原子核聚合成6个质子、6个中子的碳原子核。生成的碳原子核和氦原子核聚合生成氧原子核（质子8个、中子8个）。

就这样，在恒星中原子核之间聚合形成更重的原子核。在这个过程中恒星生成的氦应该基本上不存在了。即使有生成氦的新恒星，氦应该还在恒星中，在现在的宇宙中应该观测不到。但实际情况并非如此，在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且占30％的比例。而且通过对比较原始的星际气体的观测发现，在银河系和许多河外星系中，氦基本上是均匀分布的。这和许多重元素的非均匀分布形成了鲜明的对照。

氦的形成

现在的宇宙只有在恒星中才能生成氦。氦是质子之间相互碰撞融合形成的，可是质子都带正电荷，相互之间应该是排斥的。为了克服互相排斥的电场力，使质子相互碰撞，将质子锁定在小的领域里，减小相互之间的距离，就必须以快速碰撞。它可以在超高温、超高密度的环境中实现。恒星中基本上是这种状态，所以在恒星中能生成氦。

但是，美籍俄裔物理学家伽莫夫认为，现在宇宙中观测到的大量的氦不是由恒星生成的。氦在恒星生成之前就已存在，也就是超高温、超高密度的宇宙开始时就已存在。

元素起源研究简史

元素起源是宇宙物质的形成和演化问题的一个组成部分。元素起源理论是在元素宇宙丰度的测定、现代核结构理论和宇宙起源理论的基础上逐步完善起来的。

1970年

1957年

1956—1957年

1949年

1946年

1939年

1889年